計算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課件

1、計算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 陳澤宇 副教授第1章 計算機(jī)系統(tǒng)概論第2章 運(yùn)算方法和運(yùn)算器第3章 存儲系統(tǒng)第4章 指令系統(tǒng)第5章 中央處理器（CPU）第6章 總線系統(tǒng)第7章 輸入輸出（I/O）系統(tǒng)第8章 并行計算機(jī)系統(tǒng)4.3 指令分類不同機(jī)器的指令系統(tǒng)是各不相同的從指令的操作碼功能來考慮，一個較為完善的指令系統(tǒng)中常見的指令類型包括：數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、程序控制、輸入輸出、字符串處理、系統(tǒng)控制4.3.1 數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)傳送指令是最基本、最常用、最重要的指令用來使數(shù)據(jù)在主存與CPU寄存器之間進(jìn)行傳輸可以一次傳送一個數(shù)據(jù)或一批數(shù)據(jù)包括取數(shù)指令LOAD、存數(shù)指令STORE、存儲器或寄存器間數(shù)據(jù)傳送

2、指令MOVE等4.3.2 算術(shù)運(yùn)算指令算術(shù)運(yùn)算是計算機(jī)能夠執(zhí)行的基本數(shù)值計算包括加法ADD、減法SUB、乘法MUL、除法DIV等指令算術(shù)運(yùn)算指令的操作數(shù)有多種類型定點(diǎn)數(shù)可分為帶符號數(shù)和無符號數(shù)浮點(diǎn)數(shù)可分為單精度和雙精度因此，每一種運(yùn)算指令也按操作數(shù)的類型分為帶符號數(shù)定點(diǎn)運(yùn)算、無符號數(shù)定點(diǎn)運(yùn)算、單精度浮點(diǎn)運(yùn)算、雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算等4.3.3 邏輯運(yùn)算指令邏輯運(yùn)算是對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯操作包括邏輯與AND、邏輯或OR、邏輯非NOT等三種基本操作以及同或、異或等組合邏輯操作4.3.4 程序控制指令控制程序的流程，使程序具有調(diào)試與判斷功能主要包括：轉(zhuǎn)移指令、轉(zhuǎn)子程序指令與子程序返回指令、程序中斷指令等1轉(zhuǎn)移指令

3、包括條件轉(zhuǎn)移和無條件轉(zhuǎn)移指令將程序計數(shù)器PC（Program Counter）中的指令地址值更新為需要轉(zhuǎn)移的目標(biāo)指令的地址值條件轉(zhuǎn)移指令是指當(dāng)滿足規(guī)定的條件后才執(zhí)行轉(zhuǎn)移無條件轉(zhuǎn)移指令則不受任何約束地將程序轉(zhuǎn)移2轉(zhuǎn)子程序指令與子程序返回指令轉(zhuǎn)子程序指令是實(shí)現(xiàn)子程序調(diào)用的指令子程序是能夠完成某一特定功能的程序段由于經(jīng)常使用，所以獨(dú)立出來，需要時由主程序調(diào)用子程序返回指令為了從子程序正確返回到主程序，在調(diào)用子程序時，保存主程序中下一條指令的地址轉(zhuǎn)入執(zhí)行子程序等子程序執(zhí)行到最后一條指令（通常是返回指令）時，將保存的地址取出作為下一條指令地址，返回主程序3程序中斷指令中斷一般是在計算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況或

4、接到特殊請求時隨機(jī)產(chǎn)生的當(dāng)產(chǎn)生中斷時，程序轉(zhuǎn)入中斷處理程序?yàn)榱嗽趹?yīng)用程序中使用中斷服務(wù)程序，指令系統(tǒng)提供了各種引起中斷的指令4.3.5 輸入輸出指令主機(jī)與外圍設(shè)備進(jìn)行信息交換的一類指令用于啟動外設(shè)、檢測外設(shè)工作狀態(tài)、讀寫外設(shè)數(shù)據(jù)等信息由外圍設(shè)備傳向主機(jī)稱為輸入（Input），反之則稱為輸出（Output）有些計算機(jī)對于主存和外設(shè)未采用統(tǒng)一編碼技術(shù)，因此需要專門的輸入輸出操作指令有些計算機(jī)把外設(shè)看作一個特殊的存儲單元而與存儲器單元統(tǒng)一編址，因此用一般的訪問存儲器指令即可訪問外設(shè)4.3.6 字符串處理指令字符串處理指令包括字符串傳送、轉(zhuǎn)換、比較、查找、匹配、替換等這些指令的設(shè)置可以大大加快文字處理軟件的運(yùn)行速度4.3.7 系統(tǒng)控制指令用于改變計算機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)停機(jī)指令、空操作指令、條件碼指令和開/關(guān)中斷指令用戶程序執(zhí)行完畢時，可以安排一條停機(jī)指令空操作指令除了遞增程序計數(shù)器外，不進(jìn)行任何操作條件碼保存當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)果的特征，條件碼指令對條件碼進(jìn)行置位或清除操作開/關(guān)中斷指令可視作特殊的條件碼指令開/關(guān)中斷意味著對中斷請求的允