“21天好习惯”第一期——5
《计算机组成原理》
3.2.4指令功能和类型
按指令的功能分类，现在的大部分微处理器将指令分为：传输类指令、访存指令、I/O指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制类指令、处理机控制类指令等。
1.传输类指令
传输类指令是计算机中最基本的指令，用于实现数据传输操作。从编程的角度，传输类指令是使用得最多的指令。从掌握计算机工作机制的角度。计算机硬件的操作基本上都可以归结为信息的传输。
计算机的指令系统中通常将传输类指令分为如下3种：
1.传输指令，实现CPU中各寄存器之间的数据传输，如R0到R1。
2.访存指令，实现对存储器的读出或写入，如将数据从主存储器调至CPU的寄存器中，以后就可以在CPU中进行运算处理。
3.I/O操作指令，将有关I/O接口中寄存器的内容输入到主机（CPU的寄存器中或主存储器中）或将数据从主机输出到I/O接口中。
有的计算机将这3种合并为一个大类，统称为通用型数据传输指令。根据寻址方式区分它是在CPU内传输还是访存。
在具体设置传输指令时，一般当对三方面做出约定或说明。
1.传输范围，指令允许数据在什么范围内传输。数据可能来源于目的地可能是CPU寄存器、主存储器或I/O接口寄存器。
2.传输单位。数据可以按字节、字、双字或数组为单位进行传输，因此传输指令中应明数据传输单位。
3.设置寻址方式。有的计算机为各种寻址方式分类编号，如0型、1型 ，，n型等，在指令中设置专门的寻址方式编码字段，说明是何种寻址方式。
2.访存指令
许多机器设置了专门的访存指令，用于主存储器于CPU寄存器之间数据传输类，访存指令分为读、写两类。
1.加载指令（读存储器）。从主存储器某个单元将数据读出，送入CPU的某个寄存器，常被称为加载（LOAD）。加载指令又可分为按字节、按字等几条指令。
2.存储指令（写入存储器）。将数据写入某个主存储器单元，称为存储（STORE），也可被分为按字节、按字等。
3.弹出（TOP）。从堆栈栈顶弹出数据。可视为读存储器的一个特例。
4.压栈（PUSH）。将数据压入堆栈栈顶，可视为存储指令的一个特例。
3.输入/输出（I/O）指令
I/O指令实现主机和各外围设备之间的信息传输，输入和输出都以主机为参考。将信息送入主机，称为输入；将信息送至外围设备，称为输出。主机发送者/接收者可以是CPU的中的寄存器，也可以是主存单元。外围设备通过I/O接口与系统总线相连，实现与主机的信息交互，数据的发送/接收者是I/O接口中的寄存器，主机对外围设备的访问就是对有关接口寄存器的访问。
I/O指令所传输的指令信息大致可分为：数据、命令和状态信息。
、I/O设备的编址方法。
1.I/O设备的编址方法
外围设备的编址方式总体上可以分为如下两大类。
（1）外围设备单独编址
为外围设备接口中有关寄存器单独分配单独的I/O端口地址。“单独分配”指的是独立于主存编址系统，即外围设备分配I/O端口地址码可以与主存单元地址码相同，设备和主存的地址码是相互独立的。
（2）与主存储器统一编址
将总线空间划分为两大部分，大部分空间留给主存，小部分留给I/O接口寄存器（即I/O端口）使用。
2.I/O指令的设置方法
考虑到外围设备有两种不同的编址方式，因此也要两类I/O指令设置与之分别对应。
（1）设置专用的I/O指令
大多数计算机的指令系统中设置了专门的I/O指令，以支持对外围设备（I/O接口寄存器）单独编址。这类指令是I/O操作专用的且明确存在（非借用内存操作指令完成I/O操作）的，故又为显示I/O指令。相应，I/O指令的操作码明确规定某种I/O操作，在地址部分分别给出CPU寄存器号及I/O端口地址。
采用专用I/O指令启用外围设备的方法有两种：一种是有操作码给出启动指令，另一种是用输出指令，从CPU寄存器向I/O接口的控制寄存器送出命令字，其中包含启动命令和其他命令。、
（2）采用通用数据传输指令实现I/O操作
有些计算机采用通用的数据传输指令实现I/O操作，相应地将外围设备（I/O接口寄存器）与主存单元统一编址。
这类指令的I/O等价功能是借用内存传输指令实现的，所以被称为隐式I/O指令。
通用传输指令中并不直接包含启动外围设备的启动命令，它们启动外围设备的方法是通过数据总线向接口输出命令字，包含启动位。