計(jì)算機(jī)組成原理（第2版）：第７章 指 令 系 統(tǒng)

1、第章第章 指指 令令 系系 統(tǒng)統(tǒng) 7.1 機(jī)器指令機(jī)器指令 7.2 操作數(shù)類型和操作類型操作數(shù)類型和操作類型 7.3 尋址方式尋址方式 7.4 指令格式舉例指令格式舉例 7.5 RISC 技術(shù)技術(shù) 7.1 機(jī)機(jī) 器器 指指 令令 一、指令的一般格式一、指令的一般格式 操作碼字段操作碼字段 地址碼字段地址碼字段 1. 操作碼操作碼 反映機(jī)器做什么操作反映機(jī)器做什么操作 (1) 長(zhǎng)度固定長(zhǎng)度固定 (2) 長(zhǎng)度可變長(zhǎng)度可變 用于指令字長(zhǎng)較長(zhǎng)的情況用于指令字長(zhǎng)較長(zhǎng)的情況 ，RISC 如如 IBM 370操作碼操作碼 8 位位 操作碼分散在指令字的不同字段中操作碼分散在指令字的不同字段中 (3) 擴(kuò)展操

2、作碼技術(shù)擴(kuò)展操作碼技術(shù) 操作碼的位數(shù)隨地址數(shù)的減少而增加操作碼的位數(shù)隨地址數(shù)的減少而增加 OP A1 A2 A3 0000 0001 1110 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A2 A2 A2 A3 A3 A3 1111 1111 1111 0000 0001 1110 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 A3 A3 A3 0000 0001 1110 4 位操作碼位操作碼 8 位操作碼位操作碼 12 位操作碼位操作碼 16 位操

3、作碼位操作碼 最多最多15條三地址指令條三地址指令 最多最多15條二地址指令條二地址指令 最多最多15條一地址指令條一地址指令 16條零地址指令條零地址指令 (3) 擴(kuò)展操作碼技術(shù)擴(kuò)展操作碼技術(shù) 操作碼的位數(shù)隨地址數(shù)的減少而增加操作碼的位數(shù)隨地址數(shù)的減少而增加 OP A1 A2 A3 0000 0001 1110 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A2 A2 A2 A3 A3 A3 1111 1111 1111 0000 0001 1110 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0001 1111 1111 11

4、11 1111 1111 1111 1111 A3 A3 A3 0000 0001 1110 4 位操作碼位操作碼 8 位操作碼位操作碼 12 位操作碼位操作碼 16 位操作碼位操作碼 三地址指令操作碼三地址指令操作碼 每減少一種可多構(gòu)成每減少一種可多構(gòu)成 24 種二地址指令種二地址指令 二地址指令操作碼二地址指令操作碼 每減少一種可多構(gòu)成每減少一種可多構(gòu)成 24 種一地址指令種一地址指令 2. 地址碼地址碼 (1) 四地址四地址 (2) 三地址三地址 OP A1 A2 A3 A4 8 6 6 6 6 A1 第一操作數(shù)地址第一操作數(shù)地址 A2 第二操作數(shù)地址第二操作數(shù)地址 A3 結(jié)果的地址結(jié)果

5、的地址 A4 下一條指令地址下一條指令地址 若若 PC 代替代替 A4(A1) OP (A2) A3 8 8 8 8 OP A1 A2 A3 (A1) OP (A2) A3 4 次訪存次訪存 4 次訪存次訪存 尋址范圍尋址范圍 26 = 64 尋址范圍尋址范圍 28 = 256 若若 A3 用用 A1 或或 A2 代替代替 設(shè)指令字長(zhǎng)為設(shè)指令字長(zhǎng)為 32 位位 操作碼固定為操作碼固定為 8 位位 (3) 二地址二地址 OP A1 A2 8 12 12 (A1) OP (A2) A1 (A1) OP (A2) A2 或或 4 次訪存次訪存 若若ACC 代替代替 A1（或（或A2）若結(jié)果存于若結(jié)果

6、存于 ACC (4) 一地址一地址 (5) 零地址零地址 OP A1 8 24 無(wú)地址碼無(wú)地址碼 (ACC) OP (A1) ACC 2 次訪存次訪存 尋址范圍尋址范圍 212 = 4 K 尋址范圍尋址范圍 224 = 16 M 3次訪存次訪存 二、指令字長(zhǎng)二、指令字長(zhǎng) 指令字長(zhǎng)決定于指令字長(zhǎng)決定于 操作碼的長(zhǎng)度操作碼的長(zhǎng)度 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) = 存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng) 2. 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) 可變可變 操作數(shù)地址的長(zhǎng)度操作數(shù)地址的長(zhǎng)度 操作數(shù)地址的個(gè)數(shù)操作數(shù)地址的個(gè)數(shù) 1. 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) 固定固定 按字節(jié)的倍數(shù)變化按字節(jié)的倍數(shù)變化 小結(jié)小結(jié) 當(dāng)用一些硬件資源代替指令字中的地址碼字段后當(dāng)用一些硬

7、件資源代替指令字中的地址碼字段后 當(dāng)指令的地址字段為寄存器時(shí)當(dāng)指令的地址字段為寄存器時(shí) 可擴(kuò)大指令操作數(shù)的尋址范圍可擴(kuò)大指令操作數(shù)的尋址范圍 可縮短指令字長(zhǎng)可縮短指令字長(zhǎng) 可減少訪存次數(shù)可減少訪存次數(shù) 三地址三地址 OP R1, R2, R3 二地址二地址 OP R1, R2 一地址一地址 OP R1 指令執(zhí)行階段不訪存指令執(zhí)行階段不訪存 可縮短指令字長(zhǎng)可縮短指令字長(zhǎng) 7.2 操作數(shù)類型和操作種類操作數(shù)類型和操作種類 一、操作數(shù)類型一、操作數(shù)類型 地址地址 數(shù)字?jǐn)?shù)字 字符字符 邏輯數(shù)邏輯數(shù) 無(wú)符號(hào)整數(shù)無(wú)符號(hào)整數(shù) 定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、十進(jìn)制數(shù)定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、十進(jìn)制數(shù) ASCII 邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算 二

8、、數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放方式二、數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放方式 字地址字地址 為為 低字節(jié)低字節(jié) 地址地址字地址字地址 為為 高字節(jié)高字節(jié) 地址地址 3 76 21 54 0 字地址字地址 0 4 低字節(jié)低字節(jié) 0 45 12 67 3 字地址字地址 0 4 低字節(jié)低字節(jié) 存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存放（存儲(chǔ)字長(zhǎng)為存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存放（存儲(chǔ)字長(zhǎng)為 32 位）位） 地址（十進(jìn)制）地址（十進(jìn)制） 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 雙字雙字 雙字（地址雙字（地址32） 雙字雙字 雙字（地址雙字（地址24） 半字（地址半字（地址20）半字（地址半字（地址22） 半字（地址半字（地址16）半字（地址半字（

9、地址18） 字節(jié)（地址字節(jié)（地址 8）字節(jié)（地址字節(jié)（地址 9）字節(jié)（地址字節(jié)（地址10）字節(jié)（地址字節(jié)（地址11） 字（地址字（地址 4） 字（地址字（地址 0） 字節(jié)（地址字節(jié)（地址14） 字節(jié)（地址字節(jié)（地址15）字節(jié)（地址字節(jié)（地址13） 字節(jié)（地址字節(jié)（地址12） 邊界對(duì)準(zhǔn)邊界對(duì)準(zhǔn) 地址（十進(jìn)制）地址（十進(jìn)制） 0 4 8 字節(jié)字節(jié)( 地址地址7)字節(jié)字節(jié)( 地址地址6) 字字( 地址地址2) 半字半字( 地址地址10)半字半字( 地址地址8) 半字半字( 地址地址0) 字字( 地址地址4) 邊界未對(duì)準(zhǔn)邊界未對(duì)準(zhǔn) 三、操作類型三、操作類型 1. 數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送 源源 目的目的 寄存

10、器寄存器寄存器寄存器 寄存器寄存器寄存器寄存器 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 置置“1”，清，清“0” 2. 算術(shù)邏輯操作算術(shù)邏輯操作 加、減、乘、除、增加、減、乘、除、增 1、減、減 1、求補(bǔ)、浮點(diǎn)運(yùn)算、十進(jìn)制運(yùn)算、求補(bǔ)、浮點(diǎn)運(yùn)算、十進(jìn)制運(yùn)算 與、或、非、異或、位操作、位測(cè)試、位清除、位求反與、或、非、異或、位操作、位測(cè)試、位清除、位求反 如如 8086 MOVESTORELOADMOVE PUSHPOP 例如例如 MOVEMOVE ADD SUB MUL DIV INC DEC CMP NEG AAA AAS AAM AAD AND OR NOT XOR TEST 3

11、. 移位操作移位操作 算術(shù)移位算術(shù)移位 4. 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 (1) 無(wú)條件轉(zhuǎn)移無(wú)條件轉(zhuǎn)移 JMP (2) 條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移 結(jié)果為零轉(zhuǎn)結(jié)果為零轉(zhuǎn) （Z = 1） JZ 結(jié)果溢出轉(zhuǎn)結(jié)果溢出轉(zhuǎn) （O = 1）JO 結(jié)果有進(jìn)位轉(zhuǎn)（結(jié)果有進(jìn)位轉(zhuǎn)（C = 1）JC 跳過(guò)一條指令跳過(guò)一條指令 SKP 循環(huán)移位（帶進(jìn)位和不帶進(jìn)位）循環(huán)移位（帶進(jìn)位和不帶進(jìn)位） 如如 300 305 306 307 SKP DZ D = 0 則跳則跳 邏輯移位邏輯移位 完成觸發(fā)器完成觸發(fā)器 (3) 調(diào)用和返回調(diào)用和返回 CALL SUB1 . CALL SUB2 . CALL SUB2 RETURN RETURN 主程序主程序 地

12、址地址 2000 2100 2101 子程序子程序SUB1 2400 2500 2501 2560 2561 2700 主存空間分配主存空間分配程序執(zhí)行流程程序執(zhí)行流程 子程序子程序SUB2 . IN AX, n OUT DX, ALOUT n, AXOUT DX, AX (4) 陷阱（陷阱（Trap）與陷阱指令）與陷阱指令 意外事故的中斷意外事故的中斷 設(shè)置供用戶使用的陷阱指令設(shè)置供用戶使用的陷阱指令 如如 8086 INT TYPE 軟中斷軟中斷 提供給用戶使用的陷阱指令，完成系統(tǒng)調(diào)用提供給用戶使用的陷阱指令，完成系統(tǒng)調(diào)用 5. 輸入輸出輸入輸出 一般不提供給用戶直接使用一般不提供給用戶直

13、接使用 在出現(xiàn)事故時(shí)，由在出現(xiàn)事故時(shí)，由 CPU 自動(dòng)產(chǎn)生并執(zhí)行（隱指令）自動(dòng)產(chǎn)生并執(zhí)行（隱指令） IN AL, DXIN AX, DX 入入 端口地址端口地址 CPU 的寄存器的寄存器 出出 CPU 的寄存器的寄存器 端口地址端口地址 如如 如如 IN AL, n OUT n, AL 7.3 尋尋 址址 方方 式式 尋址方式尋址方式 確定確定 本條指令本條指令 的的 操作數(shù)地址操作數(shù)地址 下一條下一條 欲執(zhí)行欲執(zhí)行 指令指令 的的 指令地址指令地址 指令尋址指令尋址 數(shù)據(jù)尋址數(shù)據(jù)尋址 尋址方式尋址方式 7.3 尋尋 址址 方方 式式 一、指令尋址一、指令尋址 順序順序( PC ) + 1 P

14、C 跳躍跳躍由轉(zhuǎn)移指令指出由轉(zhuǎn)移指令指出 LDA 1000 ADD 1001 DEC 1200 JMP 7 LDA 2000 SUB 2001 INC STA 2500 LDA 1100 . 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PC +1 指令地址尋址方式指令地址尋址方式指令地址指令地址指令指令 順序?qū)ぶ讽樞驅(qū)ぶ? 順序?qū)ぶ讽樞驅(qū)ぶ? 順序?qū)ぶ讽樞驅(qū)ぶ? 跳躍尋址跳躍尋址7 順序?qū)ぶ讽樞驅(qū)ぶ? 二、數(shù)據(jù)尋址二、數(shù)據(jù)尋址 形式地址形式地址 指令字中的地址指令字中的地址 有效地址有效地址 操作數(shù)的真實(shí)地址操作數(shù)的真實(shí)地址 約定約定 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) = 存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng) = 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)

15、1. 立即尋址立即尋址 指令執(zhí)行階段不訪存指令執(zhí)行階段不訪存 A 的位數(shù)限制了立即數(shù)的范圍的位數(shù)限制了立即數(shù)的范圍 形式地址形式地址 A操作碼操作碼尋址特征尋址特征 OP # A 立即尋址特征立即尋址特征 立即數(shù)立即數(shù) 可正可負(fù)可正可負(fù) 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 形式地址形式地址 A 就是操作數(shù)就是操作數(shù) 2. 直接尋址直接尋址 EA = A 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 尋址特征尋址特征 LDAA AACC 執(zhí)行階段訪問一次存儲(chǔ)器執(zhí)行階段訪問一次存儲(chǔ)器 A 的位數(shù)決定了該指令操作數(shù)的尋址范圍的位數(shù)決定了該指令操作數(shù)的尋址范圍 操作數(shù)的地址不易修改（必須修改操作數(shù)的地址不易修改（必須修改A） 有效地址由形式地址直接

16、給出有效地址由形式地址直接給出 3. 隱含尋址隱含尋址 操作數(shù)地址隱含在操作碼中操作數(shù)地址隱含在操作碼中 ADDA 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 尋址特征尋址特征 A ACC 暫存暫存 ALU 另一個(gè)操作數(shù)另一個(gè)操作數(shù) 隱含在隱含在 ACC 中中 如如 8086 MUL 指令指令被乘數(shù)隱含在被乘數(shù)隱含在 AX（16位）或位）或 AL（8位）中位）中 MOVS 指令指令源操作數(shù)的地址隱含在源操作數(shù)的地址隱含在 SI 中中 目的操作數(shù)的地址隱含在目的操作數(shù)的地址隱含在 DI 中中 指令字中少了一個(gè)地址字段，可縮短指令字長(zhǎng)指令字中少了一個(gè)地址字段，可縮短指令字長(zhǎng) 4. 間接尋址間接尋址 EA =（A） 有

17、效地址由形式地址間接提供有效地址由形式地址間接提供 OPA 尋址特征尋址特征 AEA 主存主存 EA A1 EA A1 主存主存 EA 1 0 執(zhí)行指令階段執(zhí)行指令階段 2 次訪存次訪存 可擴(kuò)大尋址范圍可擴(kuò)大尋址范圍 便于編制程序便于編制程序 OPA 尋址特征尋址特征 A 一次間址一次間址多次間址多次間址 操作數(shù)操作數(shù) 操作數(shù)操作數(shù) 多次訪存多次訪存 子程序子程序主程序主程序 80 81 201 202 調(diào)用子程序調(diào)用子程序 調(diào)用子程序調(diào)用子程序 間接尋址編程舉例間接尋址編程舉例 (A) = 81 (A) = 202 間址特征間址特征 JMP A 5. 寄存器尋址寄存器尋址 EA = Ri 執(zhí)

18、行階段不訪存，只訪問寄存器，執(zhí)行速度快執(zhí)行階段不訪存，只訪問寄存器，執(zhí)行速度快 OPRi 尋址特征尋址特征 寄存器個(gè)數(shù)有限，可縮短指令字長(zhǎng)寄存器個(gè)數(shù)有限，可縮短指令字長(zhǎng) 操作數(shù)操作數(shù) R0 Ri Rn 寄存器寄存器 有效地址即為寄存器編號(hào)有效地址即為寄存器編號(hào) EA = ( Ri ) 6. 寄存器間接尋址寄存器間接尋址 有效地址在寄存器中，有效地址在寄存器中， 操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，執(zhí)行階段訪存操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，執(zhí)行階段訪存 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 OPRi 尋址特征尋址特征 便于編制循環(huán)程序便于編制循環(huán)程序 地址地址 R0 Ri Rn 寄存器寄存器 有效地址在寄存器中有效地址在寄存器中 7. 基

19、址尋址基址尋址 (1) 采用專用寄存器作基址寄存器采用專用寄存器作基址寄存器 EA = ( BR ) + ABR 為基址寄存器為基址寄存器 OPA 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 尋址特征尋址特征 ALUBR 可擴(kuò)大尋址范圍可擴(kuò)大尋址范圍 有利于多道程序有利于多道程序 BR 內(nèi)容由操作系統(tǒng)或管理程序確定內(nèi)容由操作系統(tǒng)或管理程序確定 在程序的執(zhí)行過(guò)程中在程序的執(zhí)行過(guò)程中 BR 內(nèi)容不變，形式地址內(nèi)容不變，形式地址 A 可變可變 (2) 采用通用寄存器作基址寄存器采用通用寄存器作基址寄存器 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 尋址特征尋址特征 ALU OPR0AR0 作基址寄存器作基址寄存器 由用戶指定哪個(gè)通用寄存器

20、作為基址寄存器由用戶指定哪個(gè)通用寄存器作為基址寄存器 通用寄存器通用寄存器 R0 Rn-1 R1 基址寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)確定基址寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)確定 在程序的執(zhí)行過(guò)程中在程序的執(zhí)行過(guò)程中 R0 內(nèi)容不變，形式地址內(nèi)容不變，形式地址 A 可變可變 8. 變址尋址變址尋址 EA = ( IX ) +A OPA 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 尋址特征尋址特征 ALUIX 可擴(kuò)大尋址范圍可擴(kuò)大尋址范圍 便于處理數(shù)組問題便于處理數(shù)組問題 IX 的內(nèi)容由用戶給定的內(nèi)容由用戶給定 IX 為變址寄存器（專用）為變址寄存器（專用） 在程序的執(zhí)行過(guò)程中在程序的執(zhí)行過(guò)程中 IX 內(nèi)容可變，形式地址內(nèi)容可變，形式

21、地址 A 不變不變 通用寄存器也可以作為變址寄存器通用寄存器也可以作為變址寄存器 例例 設(shè)數(shù)據(jù)塊首地址為設(shè)數(shù)據(jù)塊首地址為 D，求，求 N 個(gè)數(shù)的平均值個(gè)數(shù)的平均值 直接尋址直接尋址變址尋址變址尋址 LDA D ADD D + 1 ADD D + 2 ADD D + ( N -1 ) DIV # N STA ANS LDA # 0 LDX # 0 INX CPX # N BNE M DIV # N STA ANS 共共 N + 2 條指令條指令共共 8 條指令條指令 ADD X, DM X 為變址寄存器為變址寄存器 D 為形式地址為形式地址 (X) 和和 #N 比較比較 (X) +1 X 結(jié)果不

22、為零則轉(zhuǎn)結(jié)果不為零則轉(zhuǎn) 9. 相對(duì)尋址相對(duì)尋址 EA = ( PC ) + A A 是相對(duì)于當(dāng)前指令的位移量（可正可負(fù)，補(bǔ)碼）是相對(duì)于當(dāng)前指令的位移量（可正可負(fù)，補(bǔ)碼） A 的位數(shù)決定操作數(shù)的尋址范圍的位數(shù)決定操作數(shù)的尋址范圍 程序浮動(dòng)程序浮動(dòng) 廣泛用于轉(zhuǎn)移指令廣泛用于轉(zhuǎn)移指令 操作數(shù)操作數(shù) 尋址特征尋址特征 ALU OPA 相對(duì)距離相對(duì)距離 A 1000PC 主存主存 1000AOP (1) 相對(duì)尋址舉例相對(duì)尋址舉例 M 隨程序所在存儲(chǔ)空間的位置不同而不同隨程序所在存儲(chǔ)空間的位置不同而不同 EA = ( M+3 ) 3 = M 3 * LDA # 0 LDX # 0 ADD X, D INX

23、 CPX # N BNE M DIV # N STA ANS M M+1 M+2 M+3 而指令而指令 BNE 與與 指令指令 ADD X, D 相對(duì)位移量不變相對(duì)位移量不變 3 * 指令指令 BNE操作數(shù)的有效地址為操作數(shù)的有效地址為 3 * 相對(duì)尋址特征相對(duì)尋址特征 * (2) 按字節(jié)尋址的相對(duì)尋址舉例按字節(jié)尋址的相對(duì)尋址舉例 OP 位移量位移量 2000 H 2008 H 8 JMP * + 8 OP 06 H 2000 H 2008 H 8 設(shè)設(shè) 當(dāng)前指令地址當(dāng)前指令地址 PC = 2000H 轉(zhuǎn)移后的目的地址為轉(zhuǎn)移后的目的地址為 2008H 因?yàn)橐驗(yàn)?取出取出 JMP * + 8 后

24、后 PC = 2002H 二字節(jié)指令二字節(jié)指令 故故 JMP * + 8 指令指令 的第二字節(jié)為的第二字節(jié)為 2008H - 2002H = 06H 10. 堆棧尋址堆棧尋址 (1) 堆棧的特點(diǎn)堆棧的特點(diǎn) 堆棧堆棧 硬堆棧硬堆棧 軟堆棧軟堆棧 多個(gè)寄存器多個(gè)寄存器 指定的存儲(chǔ)空間指定的存儲(chǔ)空間 先進(jìn)后出先進(jìn)后出（一個(gè)入出口）（一個(gè)入出口） 棧頂?shù)刂窏ｍ數(shù)刂?由由 SP 指出指出 1 1FFFH +1 2000 H 進(jìn)棧進(jìn)棧 （SP） 1 SP出棧出棧 （SP）+ 1 SP 棧頂棧頂 棧底棧底 2000 H SP 2000 H 1FFF H SP 1FFFH 棧頂棧頂 棧底棧底 進(jìn)棧進(jìn)棧出棧出棧

25、 1FFF H 棧頂棧頂 2000 H 棧頂棧頂 (2) 堆棧尋址舉例堆棧尋址舉例 15 200H ACC SP X 棧頂棧頂 200H 棧底棧底 主存主存 15 1FFH ACC SP 15 棧頂棧頂 200H 棧底棧底 主存主存 X 1FFH PUSH A 前前PUSH A 后后 POP A 前前POP A 后后 Y 1FFH ACC SP X 棧頂棧頂 200H 棧底棧底 主存主存 151FFH 15 200H ACC SP棧頂棧頂 200H 棧底棧底 主存主存 X 15 (3) SP 的修改與主存編址方法有關(guān)的修改與主存編址方法有關(guān) 按按 字字 編址編址 進(jìn)棧進(jìn)棧 出棧出棧 （SP）

26、1 SP （SP）+ 1 SP 按按 字節(jié)字節(jié) 編址編址 存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng) 16 位位進(jìn)棧進(jìn)棧 出棧出棧 （SP） 2 SP （SP）+ 2 SP 存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng) 32 位位進(jìn)棧進(jìn)棧 出棧出棧 （SP） 4 SP （SP）+ 4 SP 7.4 指令格式舉例指令格式舉例 一、設(shè)計(jì)指令格式時(shí)應(yīng)考慮的各種因素一、設(shè)計(jì)指令格式時(shí)應(yīng)考慮的各種因素 1. 指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)的 兼容性兼容性 （向上兼容）（向上兼容） 2. 其他因素其他因素 操作類型操作類型 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 指令格式指令格式 包括指令個(gè)數(shù)及操作的難易程度包括指令個(gè)數(shù)及操作的難易程度 指令字長(zhǎng)是否固定指令字長(zhǎng)是否固定 尋址方式尋址方式 寄

27、存器個(gè)數(shù)寄存器個(gè)數(shù) 地址碼位數(shù)、地址個(gè)數(shù)、尋址方式類型地址碼位數(shù)、地址個(gè)數(shù)、尋址方式類型 操作碼位數(shù)、是否采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，操作碼位數(shù)、是否采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)， 確定哪些數(shù)據(jù)類型可參與操作確定哪些數(shù)據(jù)類型可參與操作 指令尋址、操作數(shù)尋址指令尋址、操作數(shù)尋址 寄存器的多少直接影響指令的執(zhí)行時(shí)間寄存器的多少直接影響指令的執(zhí)行時(shí)間 二、指令格式舉例二、指令格式舉例 1. PDP 8指令字長(zhǎng)固定指令字長(zhǎng)固定 12 位位 操作碼操作碼 間間 頁(yè)頁(yè) 地址碼地址碼 訪存類指令訪存類指令 0235411 寄存器類指令寄存器類指令 1 1 1 輔助操作碼輔助操作碼 02 311 I/O 類指令類指令 1 1

28、0 設(shè)備設(shè)備 操作碼操作碼 02 31198 采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)采用擴(kuò)展操作碼技術(shù) 2. PDP 11 源地址源地址OP 4 6 6 16 16 目的地址目的地址存儲(chǔ)器地址存儲(chǔ)器地址1存儲(chǔ)器地址存儲(chǔ)器地址2 OP 10 6 16 目的地址目的地址存儲(chǔ)器地址存儲(chǔ)器地址 目的地址目的地址 4 6 6 源地址源地址OP 10 6 目的地址目的地址OP-CODE 16 OP-CODE 指令字長(zhǎng)有指令字長(zhǎng)有 16 位、位、32 位、位、48 位三種位三種 零地址零地址 (16 位位) 一地址一地址 (16 位位) 二地址二地址 R R (16 位位) 二地址二地址 R M (32 位位) 二地址二地址

29、M M (48 位位) 擴(kuò)展操作碼技術(shù)擴(kuò)展操作碼技術(shù) 3. IBM 360 OPR1R2 RR 格式格式 8 4 4 OPR1XBD RX 格式格式 8 4 4 4 12 OPR1R3BD RS 格式格式 8 4 4 4 12 OPBDI SI 格式格式 8 8 4 12 二地址二地址 R R 基址加變址尋址基址加變址尋址 二地址二地址 R M 三地址三地址 R M 基址尋址基址尋址 二地址二地址 M M 基址尋址基址尋址 基址尋址基址尋址 立即數(shù)立即數(shù) M OPB1D1LB2D2 SS 格式格式 88412412 4. Intel 8086 (1) 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) (2) 地址格式地址格式 1 6 個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié) MOV WORD PTR0204, 0138H 6 字節(jié)字節(jié) INC AX 1 字節(jié)字節(jié) 一地址一地址 NOP 1 字節(jié)字節(jié) CALL 段內(nèi)調(diào)用段內(nèi)調(diào)用 3 字節(jié)字節(jié) 零地址零地址 5 字節(jié)字節(jié)段間調(diào)用段間調(diào)用 寄存器寄存器 寄存器寄存器 寄存器寄存器 立即數(shù)立即數(shù) 寄存器寄存器 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 ADD AX，BX 2 字節(jié)字節(jié) ADD AX，3048H 4 字節(jié)字節(jié) ADD AX，3048H 3 字節(jié)字節(jié) 二地址二地址 CALL 7.5 RISC 技技 術(shù)術(shù) 一、一、RISC 的產(chǎn)生和發(fā)展的產(chǎn)生和發(fā)展 80 20 規(guī)律規(guī)律 典型程序中典型程序中 80% 的語(yǔ)句僅僅使的