计算机组成原理之指令系统总结

一、指令系统的概述

• 什么是指令系统？
  答：指令系统是计算机硬件的语言系统，也叫做机器语言。

• 为什么说指令系统是计算机软件和硬件的分界面？
  答：因为的上面层次是系统软件和应用软件，下面层次是硬件逻辑实现，所以此时此刻指令系统就在两者之间，充当分界面。

• 一个较完善的指令系统应该包括下面6步
  1>数据传送；像：Load/Save
  2>算术运算；像：Add等
  3>输入输出；像：In/Out
  4>逻辑运算；像：And等
  5>系统控制；像：中断等
  6>程序控制；像：Jump等

二、指令格式

• 在计算机中指令是什么？
  答：指令是指挥计算机实现某个基本操作的命令(也就是说指令就是一个命令，但这个命令可以让计算机实现操作)。

• 格式相关知识
  指令格式由操作码和地址码组成，其中操作码决定了操作性质和功能；地址码则决定操作数和寻址方式。

• 注意点
  1>在一条指令中，操作码只能有一个，但是地址码可以是多个
  2>地址个数越少→指令长度越短→指令功能越简单
  3>地址个数越少→需指令条数↑→程序复杂度和执行时间↑

• 指令寻址
  指令寻址指的是在程序指令过程中，需要取指令和操作数，确定指令存放位置的过程称为指令寻址方式。找到下一条将要执行指令的地址，称为地址指令。

• 数据寻址
  找到当前正在执行指令的数据（操作数）地址，称为数据寻址。

• 常见的数据寻址方式
  1>立即数寻址：直接给出给出操作数，如下图
  

2>直接寻址：地址码给出的是操作数的地址，所以操作数则要根据这个地址去访问存储器，如下图

3>寄存器直接寻址：地址码给出的是寄存器的地址，而操作码就在寄存器中，如下图

4>存储器间接寻址：需要两次访问存储器，地址码给出的是第一次访问存储器的地址，第一次存储器地址的内容是第二次访问存储器的地址，第二次访问存储器的地址的内容才是操作数，如下图：

5>寄存器间接寻址：操作数的地址在寄存器中，然后根据操作数的地址访问存储器，故需要一次访存，因此地址码给出的是寄存器的地址，如下图

• 操作数为什么被称为地址码？
  答：因为从上面的寻址方式中我们可以看出，操作数字段除了立即寻址直接给出操作数外，其余都是绝大多数寻址方式都是直接或间接的给出操作数地址或地址索引，所以称为地址码。

• 指令中的操作数通常来源于哪里？
  答：来源于
  1>立即数【操作数即指令代码中的地址码部分】
  2>寄存器【操作数在寄存器中（即指令代码中地址码所指向的寄存器的内容）】
  3>内存单元【操作数在内存单元中（即指令代码中地址码部分所指出的内存单元中的内容）】
  4>I/O端口【I/O端口中存放信息的寄存器，操作数在I/O的端口中】

• 基本的指令类型有哪些？
  答：
  1>数据传送类指令
  2>运算类指令
  3>程序控制类指令
  4>输入和输出指令
  5>其它指令，如：空操作

• 精简指令集计算机（RISC）与复杂指令计算机（CISC）有什么区别？
  答：
  CISC复杂指令计算机(因为复杂二字，所以回答时就常围绕杂，大，多，不稳定等字眼)
  1>指令系统复杂庞大，各种指令使用坡度相差大
  2>指令长度不固定，指令格式种类多，寻址方式多
  3>访存指令不限制
  RISC精简指令集计算机（因为精简，所以回答时常围绕简单，少等字眼）
  1>选用使用频度较高的一些简单指令，复杂指令的功能由简单指令组合
  2>指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式少
  3>只有LOAD和STORE指令访存。其余的指令的操作都在寄存器之间进行

• 实验计算机的有2个标志位RCy和Rz，各代表什么含义？
  答：
  Rcy：代表当cpu的累加器直通门ACC的进位或借位标志位，当直通门有进位或借位时，其RCy为1；
  Rz：代表当cpu累加器直通门ACC清0标志位，即当其直通门结果为0时，其值为1。