计算机组成原理学习笔记——四、指令系统

第四章、指令系统

4.1 指令格式

指令（又称机器指令）是计算机运行的最小功能单位。

　　其中，操作码指出指令中该指令应该执行什么性质的操作和具体有何种功能。地址码用于给出被操作的信息（指令或数据）的地址。
　　指令的长度是指一条指令中所包含的二进制代码的位数，指令字长取决于操作码的长度、操作数地址码的长度和操作数地址的个数。指令长度与机器字长没有固定的关系。

变长操作码指令

定长操作码指令

定长操作码指令是在指令字的最高位部分分配固定的若干位（定长）表示操作码。一般n位操作码字段的指令系统最大能够表示2的n次方条指令。
扩展操作码指令格式：

扩展操作码技术

在设计扩展操作码指令格式时，必须注意以下两点：
1）不允许短码是长码的前缀，即短操作码不能与长操作码的前面部分的代码相同。
2）各指令的操作码不一定重复。

例题

8.

12.


13-14

4.2 指令寻址方式

寻址方式是指寻找指令或操作数有效地址的方式，也就是确定本条指令的数据地址，以及下一条将要执行的指令地址的方法。寻址方式分为指令寻址和数据寻址两大类。
　　寻址方式分为指令寻址和数据寻址两大类。寻找下一条将要执行的指令地址称为指令寻址；寻找操作数地址称为数据寻址。
　　指令中的地址码字段并不代表操作数的真实地址，称为形式地址（A）。

指令寻址和数据寻址

指令寻址

跳跃是指由本条指令给出下条指令地址的计算方式

数据寻址

指令格式：

小结：

例题

4.寄存器寻址有效缩短指令中某个地址段的位数；
5.隐地址寻址能简化地址结构；
6.寻址速度：立即寻址>寄存器寻址>直接寻址>间接寻址
9.基址寻址与变址寻址区别

11.

13. 多道程序设计中，最重要的寻址方式是相对寻址。

14.
C跳跃寻址通过转移类指令（如相对寻址）实现程序的条件或无条件转移；
16.

17.

A
19.


B
22.

A？？
24.

25.

4.3 CISC和RISC的基本概念

典型：复杂指令系统计算机CISC（X86）、精简指令系统计算机RISC（ARM、MIPS架构的计算机）

流水线并非RISC的专利；

例题

本章小结：

数据在存储器中边界对齐：
边界对齐方式相对边界不对齐方式是一种空间换时间的思想。又因为对齐方式与取指令时间相同，故而能适应指令流水。

Load/Store：
这种装入/存储型指令系统最大的特点是指令格式规整，指令长度一致，一般为32位。