計(jì)算機(jī)組成原理第四講(指令信息表示)

1、College of computer science, SWPU Computer ScienceComputer Science 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 操作碼操作碼 地址碼地址碼 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College

2、of Computer Science, SWPU OP A1 A2 A3 A4 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理

3、 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 Colle

4、ge of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 形式地址形式地址A A操作碼操作碼OPOP尋址特征尋址特征 形式地址形式地址A A： 指令字中的地址指令字中的地址 有效地址有效地址EAEA： 操作數(shù)的真實(shí)地址操作數(shù)的真實(shí)地址 指令系統(tǒng)可以采用多種尋址方式，指令中如指令系統(tǒng)可以采用多種尋址方式，指

5、令中如 何區(qū)別它們，有兩種方法：一種方法是由操何區(qū)別它們，有兩種方法：一種方法是由操 作碼決定其尋址方式，另一種方法是指令中作碼決定其尋址方式，另一種方法是指令中 設(shè)置尋址方式字段。設(shè)置尋址方式字段。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 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 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 尋址特征尋址特征 OPA A 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Compute

6、r Science, SWPU OPRi 尋址特征尋址特征 操作數(shù)操作數(shù) R0 Ri Rn 寄存器寄存器 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU OPA 尋址特征尋址特征 A EA 主存主存 EA 一次間址一次間址 操作數(shù)操作數(shù) 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU A1 EA A1 主存主存 EA 1 0 OPA 尋址特征尋址特征 A 多次間址多次間址 操作數(shù)操作數(shù) 多次訪存多次

7、訪存 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 OPRi 尋址特征尋址特征 地址地址EA R0 Ri Rn 寄存器寄存器 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU OPD 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 尋址特征尋址特征 ALUIX 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 Colleg

8、e of Computer Science, SWPU 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 ALU OPR0D 通用寄存器通用寄存器 R0 Rn-1 R1 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU OPD 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 尋址特征尋址特征 ALUBR 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 操

9、作數(shù)操作數(shù) 主存主存 ALU OPR0D 通用寄存器通用寄存器 R0 Rn-1 R1 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 操作數(shù)操作數(shù) 主存主存 ALU OPR0R1 d 通用寄存器通用寄存器 R0 Rn-1 R1 ALU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 操作數(shù)操作數(shù) 尋址特

10、征尋址特征 ALU OPd 相對距離相對距離 d 1000PC 主存主存 1000dOP 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 操作數(shù)操作數(shù) 尋址特征尋址特征 ALU OPd=FF 1030PC 主存主存 1030dOP 1000 00FF 10FF 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SW

11、PU 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（一個(gè)入出口）先進(jìn)后出（一個(gè)入出口） 棧頂?shù)刂窏ｍ數(shù)刂?由由 SP 指出指出 進(jìn)棧進(jìn)棧 （SP） 1 SP出棧出棧 （SP）+ 1 SP 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 1 1FFFH +1 2000 H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 1FFF H 棧頂棧頂 2000 H 棧頂棧頂 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of C

12、omputer Science, SWPU 15 200H ACC SP X 棧頂棧頂 200H 棧底棧底 主存主存 PUSH A 前前 15 1FFH ACC SP 15 棧頂棧頂 200H 棧底棧底 主存主存 X 1FFH PUSH A 后后 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 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 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Co

13、mputer Science, SWPU 按按 字字 編址編址進(jìn)棧進(jìn)棧 出棧出棧 （SP） 1 SP （SP）+ 1 SP 按按 字節(jié)字節(jié) 編址編址 存儲(chǔ)字長存儲(chǔ)字長 16 位位進(jìn)棧進(jìn)棧 出棧出棧 （SP） 2 SP （SP）+ 2 SP 存儲(chǔ)字長存儲(chǔ)字長 32 位位進(jìn)棧進(jìn)棧 出棧出棧 （SP） 4 SP （SP）+ 4 SP 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 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 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 Col

14、lege of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 例例. .某機(jī)指令操作碼最高兩位某機(jī)指令操作碼最高兩位 0000：RRRR型指令，寄存器型指令，寄存器- -寄存器尋址寄存器尋址 0101：RXRX型指令，寄存器型指令，寄存器- -變址尋址變址尋址 1010：SISI型指令，基址型指令，基址- -立即尋址立即尋址 1111：SSSS型指令，基址型指令，基址- -基址尋址基址尋址 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 例例. .

15、某機(jī)指令的每個(gè)地址字段中各設(shè)置一個(gè)某機(jī)指令的每個(gè)地址字段中各設(shè)置一個(gè) 3 3位的尋址方式字段。位的尋址方式字段。 操作碼操作碼 尋址方式尋址方式 R R 尋址方式尋址方式 R R 源地址字段源地址字段目的地址字段目的地址字段 3位位3位位 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 源地址源地址 目的地址目的地址 數(shù)數(shù) 設(shè)置時(shí)需考慮：設(shè)置時(shí)需考慮： （1 1）規(guī)定傳送范圍）規(guī)定傳送范圍 例例. DJS-100. DJS-100系列：系列： 8

16、80 0X86X86： IBM370 IBM370： R MR M R MR M，R R R R R MR M，R RR R， M MM M 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU （2 2）指明傳送單位）指明傳送單位 例例. . 用操作碼說明用操作碼說明(VAX-11)(VAX-11)： 用地址量說明用地址量說明(8(80 0X86)X86)： 傳送次數(shù)由傳送次數(shù)由 計(jì)數(shù)器控制計(jì)數(shù)器控制 MOVMOVB B 8 8 MOVMOV AXAX，BXBX MOVMOVW W 1616 MOVMOVL L 3232 MOVMOV ALAL，B

17、LBL MOVMOV EAXEAX，EBXEBX 例例. 80X86. 80X86的串傳送指令：的串傳送指令：REPREP MOVSW MOVSW 8 8 1616 3232 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU （3 3）設(shè)置尋址方式）設(shè)置尋址方式 在尋址方式的設(shè)置上幾乎不受限制，能在尋址方式的設(shè)置上幾乎不受限制，能 比較集中地反映指令系統(tǒng)各種尋址方式比較集中地反映指令系統(tǒng)各種尋址方式 的實(shí)現(xiàn)。的實(shí)現(xiàn)。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU （1）讀存儲(chǔ)器：）讀存儲(chǔ)器：LO

18、ADLOAD （2 2）寫存儲(chǔ)器：）寫存儲(chǔ)器：STROESTROE （3 3）彈出：）彈出：POPPOP （4 4）壓入：）壓入：PUSHPUSH 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 各種信息各種信息 主機(jī)主機(jī) 外設(shè)外設(shè) 設(shè)置時(shí)需考慮：設(shè)置時(shí)需考慮： （1 1）I/OI/O指令的功能擴(kuò)展指令的功能擴(kuò)展 如何用通用如何用通用I/OI/O指令實(shí)現(xiàn)對各種具體設(shè)備的控制？指令實(shí)現(xiàn)對各種具體設(shè)備的控制？ I/O I/O指令中留有擴(kuò)展余地指令中留有擴(kuò)展余地 指令中某些字段編碼事先不定義，需要時(shí)再約指令中某些字段編碼事先不定義，需要時(shí)再約 定其含

19、義。用于外設(shè)種類、數(shù)量不多場合。定其含義。用于外設(shè)種類、數(shù)量不多場合。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU I/O I/O接口中設(shè)置控制接口中設(shè)置控制/ /狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 主機(jī)用主機(jī)用輸出指令輸出指令或或傳送指令傳送指令將具體設(shè)備的控制命令將具體設(shè)備的控制命令 按約定的代碼格式送往接口中的按約定的代碼格式送往接口中的控制寄存器控制寄存器，向外，向外 設(shè)發(fā)出命令。設(shè)發(fā)出命令。 外設(shè)的狀態(tài)信息也以某種格式放在接口的狀態(tài)寄存外設(shè)的狀態(tài)信息也以某種格式放在接口的狀態(tài)寄存 器中，主機(jī)用器中，主機(jī)用輸入指令輸入指令或或傳送指令傳送指令從從

20、狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器中中 取出有關(guān)信息進(jìn)行查詢、分析。取出有關(guān)信息進(jìn)行查詢、分析。 如何設(shè)置控制如何設(shè)置控制/ /狀態(tài)寄存器是接口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵狀態(tài)寄存器是接口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU （2 2）主機(jī)對外設(shè)的尋址方式）主機(jī)對外設(shè)的尋址方式 I/OI/O端口端口 如何為如何為I/OI/O端口分配地址？端口分配地址？ 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 編址到設(shè)備編址到設(shè)備：每個(gè)設(shè)備有各自的設(shè)備編碼；：每個(gè)設(shè)備有各自的設(shè)備編碼； I/OI/O指令中給出設(shè)備

21、碼，并指明訪問該設(shè)備的哪指令中給出設(shè)備碼，并指明訪問該設(shè)備的哪 個(gè)寄存器。個(gè)寄存器。 編址到寄存器編址到寄存器：為每個(gè)寄存器：為每個(gè)寄存器(I/O(I/O端口端口) )分配獨(dú)分配獨(dú) 立的端口地址；立的端口地址；I/OI/O指令中給出端口地址。指令中給出端口地址。 單獨(dú)編址單獨(dú)編址 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU =1 =1 訪問存儲(chǔ)器訪問存儲(chǔ)器 =0 =0 訪問訪問I/OI/O端口端口 需設(shè)置標(biāo)志區(qū)分訪問對象，如需設(shè)置標(biāo)志區(qū)分訪問對象，如 M/IOM/IO 統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址 編址到寄存器編址到寄存器：為每個(gè)寄存器：為每個(gè)寄存器(

22、I/O(I/O端口端口) )分配總線分配總線 地址；訪問外設(shè)時(shí)，指令中給出總線地址。地址；訪問外設(shè)時(shí)，指令中給出總線地址。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU I/OI/O端口占據(jù)部分主存空間。端口占據(jù)部分主存空間。 常將存儲(chǔ)空間的低端分配給主存單元，高端分配常將存儲(chǔ)空間的低端分配給主存單元，高端分配 給給I/OI/O端口，以示區(qū)分。端口，以示區(qū)分。 設(shè)置設(shè)置專用專用I/OI/O指令指令 針對單獨(dú)編址，用針對單獨(dú)編址，用I/OI/O指令訪問指令訪問I/OI/O端口。端口。 指令中說明輸入指令中說明輸入/ /輸出操作，并給出端口地址輸

23、出操作，并給出端口地址。 （3 3）I/OI/O指令設(shè)置方式指令設(shè)置方式 顯式顯式I/OI/O指令指令 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Science, SWPU 例例. 80X86I/O. 80X86I/O指令設(shè)置指令設(shè)置 輸入：輸入：IN ALIN AL，n n； 端口地址端口地址 (n) AL(n) AL( (直接端口尋址直接端口尋址) ) IN ALIN AL，DXDX； 間接端口地址間接端口地址 (DX) AL(DX) AL( (間接端口尋址間接端口尋址) ) 輸出：輸出：OUT nOUT n，ALAL；(AL) n(AL) n( (直接端口尋址直接端口尋址) ) OUT DXOUT DX，ALAL；(AL) (DX)(AL) (DX) ( (間接端口尋址間接端口尋址) ) 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 College of Computer Scien