計(jì)算機(jī)組成原理第七章

1、第第 七七 章章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) * *7.17.1機(jī)器指令機(jī)器指令* *7.27.2操作數(shù)類型和操作類型操作數(shù)類型和操作類型* *7.37.3尋址方式尋址方式7.47.4指令格式舉例指令格式舉例* *7.57.5指令格式的設(shè)計(jì)指令格式的設(shè)計(jì)7.6RISC 7.6RISC 技術(shù)技術(shù) 從計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)來說，計(jì)算機(jī)指令有微指令、機(jī)從計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)來說，計(jì)算機(jī)指令有微指令、機(jī)器指令和宏指令之分。一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合器指令和宏指令之分。一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)。 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件的語言系統(tǒng)，因此也叫做是計(jì)算機(jī)硬件的語言

2、系統(tǒng)，因此也叫做機(jī)器機(jī)器語言語言。指令系統(tǒng)是軟件和硬件的主要交界面。指令系統(tǒng)是軟件和硬件的主要交界面。 指令系統(tǒng)表征了計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)表征了計(jì)算機(jī)的基本功能基本功能。它決定。它決定了機(jī)器了機(jī)器硬件硬件所具有的所具有的能力能力，也決定，也決定指令的格式指令的格式和和機(jī)器的機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)。對(duì)指令系統(tǒng)的要求對(duì)指令系統(tǒng)的要求完備性完備性: : 指令齊全，編程方便指令齊全，編程方便高效性高效性：占內(nèi)存少，運(yùn)行省時(shí)：占內(nèi)存少，運(yùn)行省時(shí)規(guī)整性規(guī)整性：指令與運(yùn)算規(guī)則統(tǒng)一：指令與運(yùn)算規(guī)則統(tǒng)一兼容性兼容性：新舊機(jī)指令軟件兼容：新舊機(jī)指令軟件兼容當(dāng)前的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)，可分為當(dāng)前的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)，可分為 CI

3、SC CISC 和和RISC RISC 兩類：兩類： RISCRISC（Reduced Instruction Set ComputerReduced Instruction Set Computer）, ,通常稱通常稱為精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，只有數(shù)目較少、格式與功能簡(jiǎn)單、為精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，只有數(shù)目較少、格式與功能簡(jiǎn)單、運(yùn)行高效的指令。運(yùn)行高效的指令。 CISC CISC （Complex Instruction Set ComputerComplex Instruction Set Computer）, ,通常通常稱為稱為復(fù)雜復(fù)雜指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是：指令條數(shù)多，指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)

4、，其特點(diǎn)是：指令條數(shù)多，格式多樣，尋址方式復(fù)雜，每條指令的功能強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)是格式多樣，尋址方式復(fù)雜，每條指令的功能強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)是匯編程序設(shè)計(jì)容易些，但計(jì)算機(jī)控制器的實(shí)現(xiàn)困難多，匯編程序設(shè)計(jì)容易些，但計(jì)算機(jī)控制器的實(shí)現(xiàn)困難多，很多指令被使用的機(jī)會(huì)并不多。很多指令被使用的機(jī)會(huì)并不多。指令字長指令字長指一條指令中包含的二進(jìn)制碼位數(shù)指一條指令中包含的二進(jìn)制碼位數(shù)。 指令字長選取原則：指令字長選取原則： (1) 長度盡可能短，以節(jié)省存儲(chǔ)空間和提高處理速度長度盡可能短，以節(jié)省存儲(chǔ)空間和提高處理速度 (2) 指令中各信息位利用率盡可能高。指令中各信息位利用率盡可能高。指令字長指令字長常見結(jié)構(gòu)：常見結(jié)構(gòu)： (1) 定

5、長指令字結(jié)構(gòu)：定長指令字結(jié)構(gòu)：指令系統(tǒng)的所有指令長度相指令系統(tǒng)的所有指令長度相等。等。特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常?。航Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常?。褐噶钭珠L指令字長=機(jī)器字長機(jī)器字長。 (2) 變長指令字結(jié)構(gòu)：變長指令字結(jié)構(gòu)：各種指令長度不等，如半字各種指令長度不等，如半字長、單字長、雙字長等等。長、單字長、雙字長等等。特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)靈活，能充：結(jié)構(gòu)靈活，能充分利用指令信息位，但指令的分析復(fù)雜。分利用指令信息位，但指令的分析復(fù)雜。 操作碼字段操作碼字段 地址碼字段地址碼字段 指令的一般格式：指令的一般格式：7.1 機(jī)器指令機(jī)器指令操作碼操作碼 ：表示指令的表示指令的操作性質(zhì)操作性質(zhì)，即指令要，即指令要 完成的

6、功能。完成的功能。地址碼地址碼 ：指出操作數(shù)的指出操作數(shù)的地址地址，即指令操，即指令操 作對(duì)象所在的位置。作對(duì)象所在的位置。 指令地址碼字段的格式指令地址碼字段的格式通常按給出的操作數(shù)地址通常按給出的操作數(shù)地址的的個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)進(jìn)行安排。常用的有以下格式。進(jìn)行安排。常用的有以下格式。 1、三地址指令、三地址指令 操作碼操作碼 A1 A2 A3 (A1) OP (A2) A3 7.1.1 地址碼字段（）地址碼字段（） 指令中的三個(gè)地址，指令中的三個(gè)地址，既可以是內(nèi)存地址，也可以是通既可以是內(nèi)存地址，也可以是通用寄存器號(hào)用寄存器號(hào)，根據(jù)操作數(shù)所處位置有：，根據(jù)操作數(shù)所處位置有： 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器型（存

7、儲(chǔ)器型（SS型）指令型）指令寄存器寄存器寄存器型（寄存器型（RR型）指令型）指令存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器寄存器型（寄存器型（SR型）指令型）指令 3、一地址指令、一地址指令 操作碼操作碼 A (ACC) OP (A) ACC 2、二地址指令、二地址指令 操作碼操作碼 A1 A2 (A1) OP (A2) A1 4、零地址指令、零地址指令 操作碼操作碼適用于適用于控制類指令控制類指令或堆棧結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，或堆棧結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)， (SP) OP (SP+1) SP+1 為了表示不同功能的指令，指令格式中為每一為了表示不同功能的指令，指令格式中為每一條指令都要安排一個(gè)條指令都要安排一個(gè)唯一唯一的操作碼。的操作碼。 操作

8、碼字段位數(shù)選取操作碼字段位數(shù)選取原則原則：應(yīng)能表示指令系統(tǒng)：應(yīng)能表示指令系統(tǒng)中的中的全部指令全部指令。 7.1.2 操作碼字段操作碼字段常用操作碼格式：常用操作碼格式： 1、定長操作碼、定長操作碼指令系統(tǒng)中所有指令的操作碼位數(shù)一致。指令系統(tǒng)中所有指令的操作碼位數(shù)一致。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：譯碼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，譯碼時(shí)間短。譯碼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，譯碼時(shí)間短。 常用于字長較長的大、中型機(jī)。常用于字長較長的大、中型機(jī)。2、可變長操作碼、可變長操作碼指令系統(tǒng)中各種指令的操作碼位數(shù)不一致。指令系統(tǒng)中各種指令的操作碼位數(shù)不一致。特點(diǎn)：特點(diǎn)：可充分利用指令信息位，有效地壓縮操可充分利用指令信息位，有效地壓縮操 作碼的平均長度。作碼

9、的平均長度。操作碼的擴(kuò)展方法操作碼的擴(kuò)展方法 思想：思想：當(dāng)指令當(dāng)指令總長度不變總長度不變，且多種地址碼結(jié)構(gòu)，且多種地址碼結(jié)構(gòu)混合使用時(shí)，可使用地址碼個(gè)數(shù)較混合使用時(shí)，可使用地址碼個(gè)數(shù)較少少的指令空出的的指令空出的地址碼部分，來增加操作碼的位數(shù)。地址碼部分，來增加操作碼的位數(shù)。舉例舉例：下圖為可擴(kuò)展操作碼的擴(kuò)展過程示意圖 15 12 11 6 5 0 OP A1 A2 1111 000000 A1 1111 000001 A1 1111 111110 A1 1010位操作碼位操作碼 ？條？條一地址指令一地址指令 0000 A1 A2 0001 A1 A2 1110 A1 A2 4 4位操作碼位

10、操作碼 ？條？條二地址指令二地址指令 1111 111111 000000 1111 111111 000001 1111 111111 111111 1616位操作碼位操作碼 ？條？條零地址指令零地址指令總結(jié)：總結(jié)：二地址格式的指令操作碼每減少一種，就可多構(gòu)成二地址格式的指令操作碼每減少一種，就可多構(gòu)成2 2n n（n n為操作數(shù)地址碼的長度）種一地址指令操作碼，以為操作數(shù)地址碼的長度）種一地址指令操作碼，以此類推。此類推。例：例：假設(shè)指令字長為假設(shè)指令字長為16位，操作數(shù)地址碼為位，操作數(shù)地址碼為6位，指令有零位，指令有零地址、一地址、二地址三種格式地址、一地址、二地址三種格式（1）設(shè)操作

11、碼）設(shè)操作碼固定固定，若零地址指令有，若零地址指令有P種，一地址指令有種，一地址指令有Q種，則二地址指令最多有幾種？種，則二地址指令最多有幾種？（2）若采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，若二地址指令有）若采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，若二地址指令有X種，零地址種，零地址指令有指令有Y種，則一地址指令最多有幾種？種，則一地址指令最多有幾種？7.2.1 操作數(shù)類型操作數(shù)類型 地地 址：址：指令中為了獲得操作數(shù)，可看作無符指令中為了獲得操作數(shù)，可看作無符號(hào)整數(shù)。號(hào)整數(shù)。 數(shù)數(shù) 字：字：包括定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。包括定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。 字字 符：符：包括單字符、字符串和文本。包括單字符、字符串和文本。 邏輯數(shù)：邏

12、輯數(shù)：邏輯數(shù)形式上與數(shù)值數(shù)據(jù)無區(qū)別，但邏輯數(shù)形式上與數(shù)值數(shù)據(jù)無區(qū)別，但邏輯數(shù)邏輯數(shù)n位間無數(shù)值和位權(quán)關(guān)系，運(yùn)算時(shí)按位進(jìn)行。位間無數(shù)值和位權(quán)關(guān)系，運(yùn)算時(shí)按位進(jìn)行。7.2 操作數(shù)類型和操作類型操作數(shù)類型和操作類型1 1、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)傳送 指令格式指令格式：MOVMOV 目的操作數(shù)，源操目的操作數(shù)，源操作數(shù)作數(shù) 包括寄存器與寄存器、寄存器與存儲(chǔ)單元、包括寄存器與寄存器、寄存器與存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)單元與存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元與存儲(chǔ)單元。2 2、算術(shù)邏輯運(yùn)算、算術(shù)邏輯運(yùn)算 包括定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)包括定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算。它的操作結(jié)果一般會(huì)影響標(biāo)志寄存器中的狀態(tài)算。它的操作結(jié)果一

13、般會(huì)影響標(biāo)志寄存器中的狀態(tài)標(biāo)志位，如標(biāo)志位，如ZFZF、CFCF、SFSF、OFOF、AFAF、PFPF等。等。7.2.2 操作類型（指令類型）操作類型（指令類型）4 4、程序轉(zhuǎn)移、程序轉(zhuǎn)移無條件轉(zhuǎn)移無條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移子程序調(diào)用與返回子程序調(diào)用與返回中斷及中斷指令中斷及中斷指令 3 3、移位操作、移位操作包括算術(shù)移位、邏輯移位和循環(huán)移位。包括算術(shù)移位、邏輯移位和循環(huán)移位。6 6、其它、其它包括停機(jī)指令、空操作指令、開包括停機(jī)指令、空操作指令、開/ /關(guān)中斷指令關(guān)中斷指令等。等。5 5、輸入輸出、輸入輸出 輸入指令輸入指令格式：格式：IN 累加器累加器, 端口端口 輸出指令格式：輸出指令

14、格式：OUT 端口端口 , 累加器累加器 對(duì)于對(duì)于I/OI/O獨(dú)立編址的計(jì)算機(jī)，通常設(shè)有專門的獨(dú)立編址的計(jì)算機(jī)，通常設(shè)有專門的I/OI/O指令，完成指令，完成CPUCPU和和I/OI/O間的數(shù)據(jù)傳送。間的數(shù)據(jù)傳送。 尋址方式尋址方式指的是確定本條指令的指的是確定本條指令的數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)地址及下一及下一條要執(zhí)行的條要執(zhí)行的指令地址指令地址的方法。的方法。 不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng), ,使用數(shù)目和功能不同的尋址使用數(shù)目和功能不同的尋址方式，其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度各不相同。通常需要在指令方式，其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度各不相同。通常需要在指令中為中為每一個(gè)操作數(shù)專設(shè)一個(gè)地址字段每一個(gè)操作數(shù)專設(shè)一個(gè)地址字段，用

15、來表示數(shù)據(jù)，用來表示數(shù)據(jù)的的來源或去向來源或去向的地址。的地址。7.3 尋址方式尋址方式指令的尋址方式反映了程序的運(yùn)行軌跡。指令的尋址方式反映了程序的運(yùn)行軌跡。 1、順序?qū)ぶ?、順序?qū)ぶ吠ㄟ^程序計(jì)數(shù)器通過程序計(jì)數(shù)器PC加加1，自動(dòng)形成下一條指，自動(dòng)形成下一條指令的地址。令的地址。 2、跳躍尋址、跳躍尋址對(duì)應(yīng)于程序轉(zhuǎn)移執(zhí)行的方式，下一條指令的對(duì)應(yīng)于程序轉(zhuǎn)移執(zhí)行的方式，下一條指令的地址由地址由轉(zhuǎn)移類指令直接指出轉(zhuǎn)移類指令直接指出，而不是由，而不是由PC順序順序計(jì)數(shù)提供。計(jì)數(shù)提供。PC內(nèi)容按轉(zhuǎn)移地址重新設(shè)置。內(nèi)容按轉(zhuǎn)移地址重新設(shè)置。7.3.1 指令的尋址方式指令的尋址方式7.3.2 數(shù)據(jù)的尋址方式數(shù)據(jù)

16、的尋址方式現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)尋址方式較多，指令字中必須設(shè)現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)尋址方式較多，指令字中必須設(shè)置一個(gè)字段來指明屬于哪一種尋址方式，稱為或置一個(gè)字段來指明屬于哪一種尋址方式，稱為或“尋址特征尋址特征碼碼”。 形式地址形式地址：指令的地址碼字段一般都不代表操作數(shù)的真實(shí)地：指令的地址碼字段一般都不代表操作數(shù)的真實(shí)地址，稱為形式地址，記作址，稱為形式地址，記作A A。 有效地址有效地址：操作數(shù)的真實(shí)地址稱為有效地址，記作：操作數(shù)的真實(shí)地址稱為有效地址，記作EAEA，由尋，由尋址方式和形式地址共同確定。址方式和形式地址共同確定。 一般，指令的格式如下：一般，指令的格式如下： 操作碼操作碼 尋

17、址特征尋址特征 形式地址形式地址A1 1、立即數(shù)尋址、立即數(shù)尋址 所需的一個(gè)所需的一個(gè)操作數(shù)操作數(shù)在指令的地址碼部分直接給出。在指令的地址碼部分直接給出。 不需要計(jì)算有效地址，不用訪存，無需尋址。不需要計(jì)算有效地址，不用訪存，無需尋址。 立即數(shù)立即數(shù)OP#Av說明說明立即尋址只能作為雙操作數(shù)指令的立即尋址只能作為雙操作數(shù)指令的源操作數(shù)源操作數(shù)。例：例：MOV AX,1000H需思考：每種尋址方式中有效地址的計(jì)算方法、訪存次數(shù)以及尋址范圍。需思考：每種尋址方式中有效地址的計(jì)算方法、訪存次數(shù)以及尋址范圍。2 2、存儲(chǔ)器直接尋址存儲(chǔ)器直接尋址 操作數(shù)在操作數(shù)在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器中，指令地址字段直接給出操作

18、數(shù)在存中，指令地址字段直接給出操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的儲(chǔ)器中的地址地址。v說明：說明：EA = A, 訪存一次訪存一次例：例：MOV AX, 1000H尋址范圍：為尋址范圍：為28OP尋址特征AData存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器A8位位 指令的地址碼字段給出的內(nèi)容既不是操作數(shù)，也不指令的地址碼字段給出的內(nèi)容既不是操作數(shù)，也不是操作數(shù)的地址，而是是操作數(shù)的地址，而是操作數(shù)地址的地址操作數(shù)地址的地址。分為一次間分為一次間接或多次間接尋址。接或多次間接尋址。3 3、（存儲(chǔ)器）間接尋址、（存儲(chǔ)器）間接尋址 v說明說明EA = (A)例：例：MOV R1, (1000H) 需訪存需訪存兩兩次次 尋址范圍為尋址范圍為2nOP

19、間接尋址特征ADataEAM（存儲(chǔ)字長為（存儲(chǔ)字長為n位）位）EAA8位位4 4、隱含尋址、隱含尋址 隱含尋址是指指令字中不明顯地給出操作數(shù)的地址，其操隱含尋址是指指令字中不明顯地給出操作數(shù)的地址，其操作數(shù)地址通常隱含在累加器作數(shù)地址通常隱含在累加器ACC中。中。 這樣累加器這樣累加器ACC就成了另一個(gè)操作數(shù)的地址就成了另一個(gè)操作數(shù)的地址ADD尋址特征AData存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器A特點(diǎn)：（特點(diǎn)：（ACC）+（A）ACC需訪存一次，尋址范圍為：需訪存一次，尋址范圍為：288位位5 5、寄存、寄存器（直接）尋址器（直接）尋址 指令地址碼字段給出某一通用寄存器的地址，指令地址碼字段給出某一通用寄存器的地址

20、，且所需的且所需的操作數(shù)就在這一寄存器中操作數(shù)就在這一寄存器中。OP尋址特征位尋址特征位Riv說明說明EA = Ri例：例：MOV AX, R1不需要訪存不需要訪存Data寄存器寄存器 Ri 指令地址碼字段給出某一通用寄存器的地址，該寄存器中指令地址碼字段給出某一通用寄存器的地址，該寄存器中存放的是存放的是操作數(shù)操作數(shù)在內(nèi)存儲(chǔ)器中所在單元的在內(nèi)存儲(chǔ)器中所在單元的地址地址。6 6、寄存器間接尋址、寄存器間接尋址OPDesRiA寄存器寄存器RiData存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器Av 說明說明EA = (Ri)例：例：MOV AX, R1訪存一次訪存一次 操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，指令地址字段給出操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，指令地

21、址字段給出一基址寄存器一基址寄存器和一形式地址和一形式地址，基址寄存器的內(nèi)容與形式地址之，基址寄存器的內(nèi)容與形式地址之和和是操作是操作數(shù)的內(nèi)存地址。數(shù)的內(nèi)存地址。7 7、基址尋址、基址尋址 OP尋址特征尋址特征ARbN基址寄存器基址寄存器Rb+DataA+NM（存儲(chǔ)字長為（存儲(chǔ)字長為n位）位）AA+1 v 說明說明EA = (Rb)+A例：例：MOV AX, 1000HBX訪存一次，尋址范圍為訪存一次，尋址范圍為2n8 8、變址尋址、變址尋址 操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，指令地址字段給出操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，指令地址字段給出一變址寄存一變址寄存器和一形式地址器和一形式地址，變址寄存器的內(nèi)容與形式地址之，變址

22、寄存器的內(nèi)容與形式地址之和和是操是操作數(shù)的內(nèi)存地址。作數(shù)的內(nèi)存地址。OP變址尋址特征變址尋址特征ARxN變址寄存變址寄存器器Rx+DataA+NM（存儲(chǔ)字長為（存儲(chǔ)字長為n位）位）AA+1 v 說明說明EA = (Rx)+A例：例：MOV AX, 1000HDI訪存一次，尋址范圍為：訪存一次，尋址范圍為：2n 操作數(shù)的地址由程序計(jì)數(shù)器操作數(shù)的地址由程序計(jì)數(shù)器PCPC的內(nèi)容和指令的形式地的內(nèi)容和指令的形式地址（偏移量）相址（偏移量）相加加得到。得到。9 9、相對(duì)尋址、相對(duì)尋址 OP尋址特征尋址特征A（8位）位）N PC+v說明說明EA = (PC)+A例：例：JNE A主要用于轉(zhuǎn)移類指令。主要用

23、于轉(zhuǎn)移類指令。需訪存一次，尋址范圍需訪存一次，尋址范圍28DataA+N存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器AA+1 堆棧是一種存儲(chǔ)裝置，它依據(jù)堆棧是一種存儲(chǔ)裝置，它依據(jù)“后進(jìn)先出后進(jìn)先出(LIFO)(LIFO)”的原的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，目前通常使用存儲(chǔ)器堆棧。則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，目前通常使用存儲(chǔ)器堆棧。 存儲(chǔ)器堆棧是在主存中開辟一塊區(qū)域，該區(qū)域一端固定，存儲(chǔ)器堆棧是在主存中開辟一塊區(qū)域，該區(qū)域一端固定，稱為稱為棧底棧底；一端是浮動(dòng)的，稱為；一端是浮動(dòng)的，稱為棧頂棧頂，棧頂是數(shù)據(jù)唯一的出，棧頂是數(shù)據(jù)唯一的出入口。入口。堆棧指針始終指向棧頂。堆棧指針始終指向棧頂。 1010、堆棧尋址、堆棧尋址 下圖為常用的一種堆棧的結(jié)構(gòu)：下圖為常

24、用的一種堆棧的結(jié)構(gòu)： 空棧情況空棧情況xx.x堆棧指示器堆棧指示器SPSPxx.x棧長棧底棧底/ /棧頂棧頂存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器非空棧情況非空棧情況Ac堆棧指示器堆棧指示器SPSP棧底棧底存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器AaAbAcacb棧頂棧頂壓棧操作壓棧操作(PUSH)(PUSH)： SP SP-1，(SP) 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。出棧操作出棧操作(POP)(POP)：(SP) 出棧。出棧。 SP SP+1，高址高址低址低址7.5 指令格式的設(shè)計(jì)指令格式的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指令格式應(yīng)考慮的設(shè)計(jì)指令格式應(yīng)考慮的各種因素各種因素：1.操作類型，即指令條數(shù)操作類型，即指令條數(shù)2.數(shù)據(jù)類型：哪些數(shù)據(jù)參與操作數(shù)據(jù)類型：哪些數(shù)據(jù)參與操作3.指令格式

25、：確定指令字長、操作碼位數(shù)、地址碼指令格式：確定指令字長、操作碼位數(shù)、地址碼位數(shù)、地址個(gè)數(shù)，需幾位尋址方式特征位位數(shù)、地址個(gè)數(shù)，需幾位尋址方式特征位4.尋址方式：操作數(shù)具體有哪些尋址方式尋址方式：操作數(shù)具體有哪些尋址方式5.寄存器個(gè)數(shù)寄存器個(gè)數(shù)例：例：某機(jī)主存容量為某機(jī)主存容量為3232K K1616位，且指令字長、機(jī)器字長和存位，且指令字長、機(jī)器字長和存儲(chǔ)字長相等，采用單字長一地址指令，共有儲(chǔ)字長相等，采用單字長一地址指令，共有4242條。設(shè)計(jì)四種尋條。設(shè)計(jì)四種尋址方式（直接尋址、間接尋址、變址尋址、基址尋址）的指令址方式（直接尋址、間接尋址、變址尋址、基址尋址）的指令格式，說明指令字格式以

26、及每種尋址方式有效地址的計(jì)算方法格式，說明指令字格式以及每種尋址方式有效地址的計(jì)算方法及尋址范圍。及尋址范圍。解：解：因該機(jī)共42條指令，所以其操作碼長度為6位，有四種尋址方式，則尋址特征位為2位，所以地址碼長度為8位。直接尋址，EA=A，尋址范圍256。間接尋址，EA=（A），尋址范圍216?；穼ぶ?，EA=A+（BR），尋址范圍216。變址尋址，EA=A+（IX），尋址范圍216。7.6 RISC 7.6 RISC 技術(shù)技術(shù) 由于歷史的原因，計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)為了適應(yīng)程序的兼由于歷史的原因，計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)為了適應(yīng)程序的兼容性、編程的簡(jiǎn)潔性和硬件系統(tǒng)功能的完善性，把以前用容性、編程的簡(jiǎn)潔性和硬件系統(tǒng)功能的完善性，把以前用軟件可以實(shí)現(xiàn)的功能改為用軟件可以實(shí)現(xiàn)的功能改為用指令指令實(shí)現(xiàn)，使得計(jì)算機(jī)指令系實(shí)現(xiàn)，使得計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)越來越復(fù)雜，這種計(jì)算機(jī)稱為統(tǒng)越來越復(fù)雜，這種計(jì)算機(jī)稱為“復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)”，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱CISC。 CISC的指令系統(tǒng)一般包含的指令系統(tǒng)一般包含二到三百條指令二到三百條指令，但測(cè)試表，但測(cè)試表明，僅明，僅20%指令使用的頻率超過指令使用的頻率超過80%，80%指令的使用指令的使用頻率不足頻率不足20%。 RISC（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）針對(duì)上述情況，作出針對(duì)上述情況，作出如下安排：如下安排： 指令系統(tǒng)