计组第四章-指令系统
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本章总览
一、指令格式：如何用二进制表示指令。
（1）指令的基本了解。
（2）指令格式。
（2.1）四、三、二、一、零地址指令。
（2.2）定长-变长指令字结构、定长-扩展操作码。
（2.3）扩展操作码。
（3）操作类型。
（4）本节回顾。
二、指令寻址。
（1）数据存放。
（2）指令地址寻址。
三、数据寻址。
（1）操作数类型。
（2）数据寻址方式。
（3）寻址方式特点。
（4）偏移寻址。（对形式地址进行加减法得到有效地址）
（5）堆栈寻址。
四、CISC和RISC。
五、本节回顾。
本章总览
一、指令格式：如何用二进制表示指令。
（1）指令的基本了解。
指令（机器指令）：计算机执行操作的行为（加减乘除等等）。
指令集：计算机中所有指令的集合。
指令：操作码+地址码。
操作码：加减乘除等。
地址码：操作数或下一条指令的地址。
指令字长：(操作码+地址码)的位数长度。
注意：每台计算机的指令可能不一样。（如0001在这台可能是加法，另一台可能不一样）
（2）指令格式。
（2.1）四、三、二、一、零地址指令。
四地址指令：操作码+地址码+地址码+地址码+下条指令地址码。
三地址指令：操作码+地址码+地址码+地址码。（指令、数据分开放一起，下个地址是下条指令）
二地址指令：操作码+地址码+地址码。
一地址指令：操作码+地址码。
零地址指令：操作码。（只需要访问指令，操作数不在内存，结果也不存回内存）
注意：地址码（操作数地址）+地址码（操作数地址）+地址码（计算结果存回的内存地址）+下条指令地址码。
（2.2）定长-变长指令字结构、定长-扩展操作码。
定长指令字结构：指令长度固定。
变长指令字结构：指令长度不等。
定长操作码：操作码长度固定。
扩展操作码：操作码长度可变。
（2.3）扩展操作码。
好处：当操作码的位数有限时，可以增加操作码的状态表示，操作码的执行方式更加多。
在操作码的留一种或几种状态，当出现这种状态：后一个地址码的二进制也当作操作码处理。
后一个地址码是操作码的时候，也可以留一种或几种状态：出现这种状态则再下一个地址码的二进制数据也要当操作码处理。
（3）操作类型。
1、数据传输。
2、算数逻辑操作。
3、移位操作。
4、转移操作。
5、输入输出操作。
（4）本节回顾。
二、指令寻址。
（1）数据存放。
单字长指令：指令长度=机器长度。
半字长指令：指令长度=机器长度/2。
双字长指令：指令长度=2*机器长度。
边界对齐存储：可以减少访问次数。
（2）指令地址寻址。
寻址分为：顺序寻址、跳跃寻址。
三、数据寻址。
（1）操作数类型。
（2）数据寻址方式。
（3）寻址方式特点。
地址码=寻址特征+形式地址。（寻址特征：表示寻址方式）
1、立即寻址：形式地址=操作数。
2、直接寻址：形式地址=内存操作数地址。
3、间接寻址：形式地址=指向 -》内存操作数地址的地址。（可能好几级地址）
4、寄存器寻址：形式地址=CPU寄存器的操作数地址。
5、寄存器间接寻址：形式地址=指向 -》内存操作数地址的CPU寄存器地址。（可能好几级地址）
6、隐含寻址：隐含有一个操作数在ACC寄存器中。（如把操作数取出来和ACC中的相加结果放回ACC中）
（4）偏移寻址。（对形式地址进行加减法得到有效地址）
编制浮动程序：不管程序放到内存哪个地方，都能正常运行。
1、基址寻址：基址寄存器里的地址（基地址）+形式地址（偏移量）=有效地址。
特点：程序的内存地址修改后，只需要改变基址寄存器里的地址（程序的起始地址）。
2、变址寻址：变址寄存器里的地址（偏移量）+形式地址（基地址）=有效地址。
特点：用于循环程序，变址寄存器里的地址自增1或自减1等等。
3、相对寻址（跟指令跳跃寻址很相似）：PC（基地址）+形式地址（偏移量）=有效地址。
特点：适合用于转移指令，如把地址跳转到当前地址+40。
（5）堆栈寻址。
特点：用一个指针指向栈顶元素，进行读写操作，操作数不需要访问内存。
用寄存器作为堆栈：硬堆栈。
用存储器（内存）作为堆栈：软堆栈。
四、CISC和RISC。
五、本节回顾。
