計算機組成原理指令系統(tǒng)課件

1、第4章 指令系統(tǒng)第4章 指令系統(tǒng)目錄4.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求4.2 指令格式4.3 操作數(shù)類型4.4 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式4.5 典型指令4.6 本章練習題10/15/20222目錄4.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求10/11/2022考研計算機統(tǒng)考大綱要求（一） 指令格式指令的基本格式定長操作碼指令格式擴展操作碼指令格式（二）指令的尋址方式有效地址的概念數(shù)據(jù)尋址和指令尋址常見尋址方式（三） CISC和RISC的基本概念10/15/20223考研計算機統(tǒng)考大綱要求（一） 指令格式10/11/202234.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展和性能要求4.1.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展4.1.2 對指令系統(tǒng)性能的要

2、求4.1.3 低級語言與硬件結構的關系10/15/202244.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展和性能要求4.1.1 指令系統(tǒng)的發(fā)4.1.1指令系統(tǒng)的發(fā)展程序用于解決實際問題的一系列的指令;指令使計算機執(zhí)行某種操作的命令；從組成的層次結構來說，計算機的指令可分為如下3類：微指令：微程序級的命令，它屬于硬件；機器指令（指令）：可完成一個獨立的算術或邏輯運算； 宏指令：由若干條機器指令組成的軟件指令，它屬于軟件；指令系統(tǒng)：一臺計算機中所有機器指令的集合。直接影響機器的硬件結構、軟件系統(tǒng)、以及機器的適用范圍。10/15/202254.1.1指令系統(tǒng)的發(fā)展程序用于解決實際問題的一系列的計算機指令系統(tǒng)的發(fā)展過程50年

3、代只有定點加減、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、轉移等十幾至幾十條指令。60年代后期增加了乘除運算、浮點運算、十進制運算、字符串處理等指令，指令數(shù)目多達一二百條，尋址方式也趨多樣化。出現(xiàn)了系列計算機。70年代末期復雜指令系統(tǒng)計算機(CISC)、精簡指令系統(tǒng)計算機(RISC) 10/15/20226計算機指令系統(tǒng)的發(fā)展過程50年代10/11/20226系列計算機基本指令系統(tǒng)、基本體系結構相同的一系列計算機；但具體的器件、結構和性能都不會完全相同；一般，新機種在各方面要優(yōu)于舊機種。一個系列往往有多種型號，各型號計算機的指令系統(tǒng)是向下兼容的。新機種的指令系統(tǒng)包含舊機種的全部指令；如Pentium系列PC機。10

4、/15/20227系列計算機基本指令系統(tǒng)、基本體系結構相同的一系列計算機；10CISCCISC（complex instruction set computer）采用復雜的的指令系統(tǒng)，來達到增強計算機的功能、提高機器速度的目的。特點：指令系統(tǒng)復雜龐大，指令數(shù)目多；指令格式多，字長不固定，多種尋址方式；可訪存指令不受限制；各種指令的執(zhí)行時間相差很大；大都采用微程序控制器；10/15/20228CISCCISC（complex instruction sRISCRISC（Reduced instruction set computer）從簡化指令系統(tǒng)和優(yōu)化硬件設計的角度來提高系統(tǒng)的性能與速度。RI

5、SC指令系統(tǒng)的主要特點：選取使用頻率高的簡單指令；指令長度固定，指令格式少，尋址方式種類少；采用流水線技術；使用較多的通用寄存器，減少訪存；控制器以組合邏輯控制為主；采用優(yōu)化編譯技術；10/15/20229RISCRISC（Reduced instruction s判斷以下有關CISC和RISC的描述的正誤采用RISC技術后，計算機的體系結構又回復到早期比較簡單的情況；為了實現(xiàn)兼容，新設計的RISC，是從原來CISC系統(tǒng)的指令系統(tǒng)中挑選一部分實現(xiàn)的；RISC的主要目的是減少指令；RISC設有乘、除法指令和浮點運算指令；10/15/202210判斷以下有關CISC和RISC的描述的正誤采用RIS

6、C技術后4.1.2指令系統(tǒng)性能的要求 指令系統(tǒng)的性能決定了計算機的基本功能，它的設計直接關系到計算機的硬件結構和用戶的需要。一個完善的指令系統(tǒng)應滿足如下四方面的要求完備性常用指令齊全，編程方便；有效性程序占用內(nèi)存少，運行速度快；規(guī)整性指令和數(shù)據(jù)的使用規(guī)則統(tǒng)一，易學易記；兼容性同一系列的低檔計算機的程序能夠在新的高檔計算機上運行。10/15/2022114.1.2指令系統(tǒng)性能的要求 指令系統(tǒng)的性能決定了計算機的指令系統(tǒng)的規(guī)整性要求規(guī)整性包括對稱性、勻齊性、指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性三方面的要求。對稱性所有的指令都可使用各種尋址方式；勻齊性一種操作性質的指令可以支持各種數(shù)據(jù)類型；指令格式和數(shù)據(jù)格式

7、的一致性指令長度和數(shù)據(jù)長度有一定的關系，以方便處理和存?。?0/15/202212指令系統(tǒng)的規(guī)整性要求規(guī)整性包括對稱性、勻齊性、指令格式和數(shù)據(jù)4.1.3低級語言與硬件結構的關系 低級語言：面向機器的語言，和具體機器的指令系統(tǒng)密切相關。高級語言與低級語言的比較如P105 表4.1機器語言、匯編語言10/15/2022134.1.3低級語言與硬件結構的關系 低級語言：機器語言、匯4.2 指令格式 4.2.1 操作碼4.2.2 地址碼4.2.3 指令字長度4.2.4 指令助記符4.2.5 指令格式舉例10/15/2022144.2 指令格式 4.2.1 操作碼10/11/2022指令的一般格式指令字

8、（簡稱指令）表示一條指令的機器字。指令格式指令字用二進制代碼表示的結構形式，由操作碼字段和地址碼字段組成。操作碼字段：表征指令的操作特性與功能；地址碼字段：通常指定參與操作的操作數(shù)的地址。操作碼字段OP地址碼字段A10/15/202215指令的一般格式指令字（簡稱指令）操作碼字段OP地址碼字段A14.2.1操作碼操作碼字段的位數(shù)取決于指令系統(tǒng)的規(guī)模；操作碼的類型：固定長度的操作碼特征：所有指令長度均相同。優(yōu)點：控制簡單，速度快，適用于指令條數(shù)不多的場合?？勺冮L度的操作碼特征：頻繁使用的指令用位數(shù)較少的操作碼； 不常使用的指令可利用操作碼擴展技術進行擴展；優(yōu)點：充分利用軟硬件資源，適用于大規(guī)模的

9、指令系統(tǒng)。操作碼字段為4位，則指令系統(tǒng)中的指令數(shù)目為24=16條。10/15/2022164.2.1操作碼操作碼字段的位數(shù)取決于指令系統(tǒng)的規(guī)模；操作4.2.2地址碼（1/2）一條指令格式中有幾個地址碼字段，就稱為是幾地址指令；零地址指令無任何操作數(shù)運算，如NOP、HALT等指令。單操作數(shù)運算：隱含一個操作數(shù)，如Acc 。OP (Acc) Acc一地址指令 單操作數(shù)運算：OP (A1) A1雙操作數(shù)運算：隱含一個操作數(shù)，如Acc (Acc) OP (A1) Acc/A1OPOPA1如INC指令如MUL指令如CBW指令10/15/2022174.2.2地址碼（1/2）一條指令格式中有幾個地址碼字段

10、，4.2.2地址碼（2/2） 兩地址指令 功能： (A1) OP (A2) A1三地址指令功能： (A1) OP (A2) A3多地址指令（如四地址）這類指令功能強，一般用高檔小型機或中大型機，用于實現(xiàn)成批數(shù)據(jù)處理，字符串處理、向量或矩陣運算指令等。OPA1A2A3OPA1A2如ADD、XOR等指令10/15/2022184.2.2地址碼（2/2） 兩地址指令 存儲器-存儲器（SS）型指令A1、A2均為存儲單元；這類指令的執(zhí)行需要多次訪存。寄存器-寄存器（RR）型指令A1、A2均為寄存器（通用寄存器、專用寄存器）；這類指令的執(zhí)行不需要訪存，因此速度很快。寄存器-存儲器（RS）型指令 A1、A2

11、中一個為寄存器，一個為存儲單元；執(zhí)行此類指令時，既要訪問內(nèi)存單元，又要訪問寄存器。兩地址指令的分類根據(jù)操作數(shù)的物理位置分。OPA1A2哪種類型指令執(zhí)行速度較快，哪種指令較慢？為什么？10/15/202219存儲器-存儲器（SS）型指令兩地址指令的分類根據(jù)操作數(shù)的物理指令的操作碼擴展技術（補充）一個指令系統(tǒng)中若操作碼長度固定且指令格式不同；指令格式如右：操作碼字段長度取決于（指令系統(tǒng)中的指令總數(shù)目）；地址碼較少的指令，編碼浪費；操作碼擴展對于不需要某個地址碼的指令，把它們的操作碼擴充到該地址字段；既充分利用指令字的各字段，又在不增加指令長度的情況下擴展操作碼的長度。OPA1A2A3OPA1A2O

12、POPA1無用無用無用無用無用無用外不變內(nèi)調(diào)整10/15/202220指令的操作碼擴展技術（補充）一個指令系統(tǒng)中OPA1A2A3O 設某指令長16位，包括4位基本操作碼字段和3個4位地址碼字段。若全是三地址指令，則最多能有多少條指令？操作碼為4位的，則指令條數(shù)為24=16。若三地址指令需15條 兩地址指令需15條 應如何安排？ 單地址指令需15條 零地址指令需16條 可使用操作碼擴展技術，縮短固定操作碼長度；操作碼擴展舉例（1/3） OP A1 A2 A310/15/202221 設某指令長16位，包括4位基本操作碼字段和3個4位地 0000 A1 A2 A3 . 1110 A1 A2 A3

13、1111 0000 A1 A2 . 1111 1110 A1 A2 1111 1111 0000 A1 . 1111 1111 1110 A1 1111 1111 1111 0000 . 1111 1111 1111 1111 15條三地址指令 15條二地址指令 15條一地址指令 16條零地址指令此指令系統(tǒng)共具有61條指令4 位操作碼8 位操作碼12 位操作碼16 位操作碼如果采用操作碼擴展方法能否設計一個具有三地址指令15條，雙地址指令12條，單地址指令31條以及零地址指令16條的指令系統(tǒng)？操作碼擴展舉例（2/3）10/15/202222 0000 A1 A2 0000 A1 A2 A3 .

14、 1110 A1 A2 A3 1111 0000 A1 A2 . 1111 1011 A1 A2 1111 1100 0000 A1 . 1111 1101 1111 A1 1111 1110 0000 0000 . 1111 1110 0000 1111 15條三地址指令 12條二地址指令 32條一地址指令 16條零地址指令此指令系統(tǒng)共具有75條指令操作碼擴展舉例（3/3）4 位操作碼8 位操作碼12 位操作碼16 位操作碼10/15/202223 0000 A1 A2 【例】某機指令字長32位，一個操作數(shù)地址為12位，有雙地址碼、單地址碼、零地址碼3種格式的指令。若采用擴展操作碼的方式來設

15、計指令，已知雙地址碼指令K條，單地址碼指令L條，問零地址碼指令有多少條？雙地址碼指令操作碼長度為（32122）8位；單地址碼指令操作碼長度為（3212）20位；操作碼的可擴展位為20812位。零地址碼指令操作碼長度為32位操作碼的可擴展位為322012位。OP（8位）A1（12位）A2（12位）OP（8位）擴展操作碼（12位）A2（12位）OP（8位）擴展操作碼（12位）擴展操作碼（12位）10/15/202224【例】某機指令字長32位，一個操作數(shù)地址為12位，有雙地址碼【例】某機指令字長32位，一個操作數(shù)地址為12位，有雙地址碼、單地址碼、零地址碼3種格式的指令。若采用擴展操作碼的方式來設

16、計指令，已知雙地址碼指令K條，單地址碼指令L條，問零地址碼指令有多少條？由以上分析的指令格式，及題目可知：雙地址碼指令最多有28條；可用于擴展單地址碼指令的編碼有(28K)個；單地址碼指令最多有（28K）212條：可用于擴展零地址碼指令的編碼有 (28K)212L個；因此，零地址碼指令最多有 （28K）212 L 212條。10/15/202225【例】某機指令字長32位，一個操作數(shù)地址為12位，有雙地址碼機器字長運算器一次能處理的二進制數(shù)的位數(shù)。機器指令的長度直接決定著CPU運算的精度和直接尋址能力的大?。恢噶钭珠L一個指令字中包含二進制代碼的位數(shù)；指令字長由操作碼長度、操作數(shù)長度和個數(shù)共同決

17、定。指令有半字長、單字長、雙字長、多字長等不同的長度類型；指令系統(tǒng)可分為等長指令字結構、變長指令字結構兩種。4.2.3指令字長度 10/15/202226機器字長4.2.3指令字長度 10/11/2022264.2.4指令助記符 指令助記符使用34個英文縮寫字母來表示的指令操作碼。在不同的計算機中，指令助記符的規(guī)定是不一樣的；指令助記符只是指令操作碼字段的一種表示方法；機器內(nèi)部保存的還是二進制代碼形式的機器指令；由匯編或編譯程序，將助記符翻譯成機器代碼。10/15/2022274.2.4指令助記符 指令助記符10/11/2022274.2.5指令格式舉例（1/2） P110 【例1】 某16位

18、系統(tǒng)中，指令格式如下所示，其中OP為操作碼，試分析指令格式的特點。 指令字長為_，操作數(shù)的數(shù)目為_個。該指令格式的指令最多可有_條。根據(jù)此二地址指令的操作數(shù)位置來看，屬于_型指令。 RS型、RR型、SS型這種指令結構常用于_類指令。 OP源寄存器目的寄存器15 987 43 0單字長兩128RR算術邏輯運算單字長二地址指令10/15/2022284.2.5指令格式舉例（1/2） P110 【例1】 4.2.5指令格式舉例（2/2） P110 【例2】 某16位系統(tǒng)中，指令格式如下所示，OP為操作碼字段，試分析指令格式特點。指令字長為_，操作數(shù)的數(shù)目為_個。操作碼字段OP為_位，可以指定_種操作

19、。一個操作數(shù)在源寄存器，該類寄存器共_個，另一個操作數(shù)在_中，所以該類指令是_型指令。 存儲單元中數(shù)據(jù)由變址寄存器和位移量共同決定其地址；雙字長兩6RS OP源寄存器變址寄存器15 109 87 43 0位移量（16位）雙字長二地址指令6416存儲器10/15/2022294.2.5指令格式舉例（2/2） P110 【例2】雙字長4.3 操作數(shù)類型機器指令對數(shù)據(jù)進行操作，數(shù)據(jù)通常分為以下四類：地址數(shù)據(jù) 無符號整數(shù)，通過某種運算確定操作數(shù)在主存中的有效地址；數(shù)值數(shù)據(jù)定點整數(shù)、小數(shù)；浮點數(shù)；壓縮十進制數(shù)；字符數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)或字符串；邏輯數(shù)據(jù)由若干二進制位組成，每位的值可以是1或0。10/15/202

20、2304.3 操作數(shù)類型機器指令對數(shù)據(jù)進行操作，數(shù)據(jù)通常分為以4.4 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式4.4.1 指令的尋址方式4.4.2 操作數(shù)尋址方式4.4.3 尋址方式舉例10/15/2022314.4 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式4.4.1 指令的尋址方式順序尋址方式當程序按順序執(zhí)行時的指令尋址方式；必須用程序計數(shù)器記錄所要執(zhí)行指令的存放單元地址；一般做順序加1的操作；程序計數(shù)器又稱指令指針寄存器；跳躍尋址方式 當程序轉移執(zhí)行時的指令尋址方式；程序計數(shù)器的內(nèi)容由本條指令給出，而不是順序改變。4.4.1 指令的尋址方式10/15/202232順序尋址方式4.4.1 指令的尋址方式10/11/202指令的尋址

21、演示動畫演示： 4-1.swfLDA 1000ADD 1001DEC 1200JMP 7LDA 2000SUB 2001INCSTA 2500LDA 1100.0123456789PC+1指令的尋址方式指令地址指令順序尋址1順序尋址2順序尋址3跳躍尋址7順序尋址810/15/202233指令的尋址演示動畫演示： 4-1.swfLDA 4.3.2操作數(shù)的尋址方式一種單地址碼指令的結構如下圖：將指令中的形式地址A變換成操作數(shù)有效地址的過程，稱為尋址過程。典型而常用的尋址方式有隱含尋址、立即尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、偏移尋址、堆棧尋址；操作碼OP變址X間址I形式地址A尋址

22、特征位動畫演示 ：4-2.swf10/15/2022344.3.2操作數(shù)的尋址方式一種單地址碼指令的結構如下圖：操操作數(shù)地址隱含在操作碼中；如 8086的MUL 指令被乘數(shù)隱含在 AX（16位）或 AL（8位）中；指令字中少了一個地址字段，可縮短指令字長；MULA操作數(shù)主存尋址特征AACC暫存ALU另一個操作數(shù)隱含在 ACC 中隱含尋址10/15/202235操作數(shù)地址隱含在操作碼中；MULA操作數(shù)主存尋址特征AACC形式地址A就是操作數(shù)；優(yōu)點：指令執(zhí)行階段不需要訪存，速度快；缺點：形式地址A字段的位數(shù)限制了立即數(shù)的范圍。立即尋址OP # A立即尋址特征立即數(shù) 可正可負，補碼表示10/15/2

23、02236形式地址A就是操作數(shù)；立即尋址OP # A立即尋址特征立即數(shù)有效地址由形式地址字段A直接給出；EA = A特點執(zhí)行階段訪問一次存儲器；A 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A）；操作數(shù)主存尋址特征LDAAAACC直接尋址10/15/202237有效地址由形式地址字段A直接給出；操作數(shù)主存尋址特征LDAAOPA尋址特征AEA主存EAA1EA A1主存 EA10OPA尋址特征A一次間址多次間址操作數(shù)操作數(shù)間接尋址有效地址由形式地址字段A間接提供，EA =（A）特點可擴大尋址范圍；A字段的長度受指令字長和指令格式的限制；尋址時，可根據(jù)需要進行多次間址；可用尋

24、址特制I字段區(qū)分直接尋址和間接尋址方式；10/15/202238OPA尋址特征AEA主存EAA1EA A1主存 形式地址字段A為寄存器編號EA = Ri特點執(zhí)行階段不訪存，只訪問寄存器，執(zhí)行速度快寄存器個數(shù)有限，可縮短指令字長OPA (Ri)尋址特征操作數(shù)R0RiRn寄存器組寄存器尋址10/15/202239形式地址字段A為寄存器編號OPA (Ri)尋址特征操作數(shù)形式地址字段A用于指出存放有效地址的寄存器編號；EA = ( Ri )特點：執(zhí)行階段訪存；便于編制循環(huán)程序操作數(shù)主存OPA(Ri)尋址特征地址R0RiRn寄存器寄存器間接尋址10/15/202240形式地址字段A用于指出存放有效地址的

25、寄存器編號；操作數(shù)主存O偏移尋址直接尋址和寄存器間接尋址方式的結合有效地址EA=A+(R)A是顯式的形式地址字段；R可以是顯式的，也可以隱含的，某個專用的寄存器；常用的偏移尋址相對尋址：指令轉移時，常用相對尋址方式；EA=A+（PC）基址尋址：EA=(基址R)+A ，A+1A變址尋址：EA=A+(變址R) ，變址R+1變址ROPA操作數(shù)主存尋址特征ALUBR操作數(shù)主存尋址特征ALUOPR0AR0 作基址寄存器通用寄存器R0Rn-1R110/15/202241偏移尋址直接尋址和寄存器間接尋址方式的結合OPA操作數(shù)主存尋4.4.3尋址方式舉例 P118【例3】 一種二地址RS型指令的結構如下所示：

26、通過I，X，D的組合，請寫出下表所示的六種尋址方式的名稱。 OP通用寄存器間址標志I尋址模式X偏移量D6位4位1位2位16位IX有效地址E的算法說明尋址方式000E=D001E=(PC)+DPC位程序計數(shù)器010E=(R2)+DR2為變址寄存器111E=(R3)100E=(D)011E=(R1)+DR1為基址寄存器直接尋址相對尋址寄存器間接尋址間接尋址基址尋址變址尋址10/15/2022424.4.3尋址方式舉例 P118【例3】 OPP118 【例4】某16位機的指令格式和尋址方式如下所示，設該機有兩個20位基址寄存器，四個16位變址寄存器，十六個16位通用寄存器，指令格式中S(源)，D(目

27、標)指通用寄存器，M指主存單元。操作碼對應機器碼：傳送指令MOV0AH、寫數(shù)指令STO1BH、讀數(shù)指令LAD3CH。10/15/202243P118 【例4】某16位機的指令格式和尋址方式如下所示，第一種指令是單字長二地址指令，RR型；第二種指令是雙字長二地址指令，RS型，其中S采用基址尋址或變址尋址，R由源寄存器決定；第三種指令是雙字長二地址指令，RS型，其中R由目標寄存器決定，S由20位地址（直接尋址）決定。（1）分析三種指令的指令格式與尋址方式特點。10/15/202244第一種指令是單字長二地址指令，RR型；（1）分析三種指令的指（2）CPU完成哪一種操作所花時間最短？哪一種操作所花時

28、間最長？第二種指令的執(zhí)行時間有時會等于第三種指令的執(zhí)行時間嗎？第一種指令所花時間最短；是RR型指令，不需要訪問存儲器。第二種指令所花時間最長；RS型指令，需要訪問存儲器，同時要進行尋址方式的變換運算（基址或變址），這也需要時間。第二種指令的執(zhí)行時間不會等于第三種指令第三種指令雖然也訪問存儲器，但節(jié)省了求有效地址運算的時間開銷。10/15/202245（2）CPU完成哪一種操作所花時間最短？哪一種操作所花時間最(F0F1)H (3CD2)H指令代表LAD指令，編碼正確，其含義是把主存13CD2H 地址單元的內(nèi)容取至15號寄存器。(2856)H指令代表MOV指令，編碼正確，含義是把6號源寄存器的內(nèi)

29、容傳送至5號目標寄存器。 (6FD6)H單字長指令，一定是MOV指令，但編碼錯誤，可改為2BD6H。(1C2)H單字長指令，代表MOV指令，但編碼錯誤，可改為28C2H。（3）下列情況下每個十六進制指令字分別代表什么操作？其中如果有編碼不正確，如何改正才能成為合法指令？MOV001010，STO011011，LAD1111001111 00 00 1111 0001 0011 1100 1101 00100010 10 00 0101 0110 0110 11 11 1101 01100010 100001 11 00 1100 00100010 1010/15/202246(F0F1)H (

30、3CD2)H（3）下列情況下每個十六進制指4.5 典型指令 4.5.1指令的分類（了解） 1. 數(shù)據(jù)傳送指令2. 算術運算指令3. 邏輯運算指令4. 程序控制指令5. 輸入輸出指令 6. 字符串處理指令7. 特權指令8. 其他指令 4.5.2基本指令系統(tǒng) （略）4.5.3精簡指令系統(tǒng) （略）10/15/2022474.5 典型指令 4.5.1指令的分類（了解） 設某機字長16位，直接尋址空間為128字，變址時的位移量為-64+63，16個通用寄存器都可以作為變址寄存器，請設計一套指令系統(tǒng)，滿足下列尋址類型的要求：（1）直接尋址的二地址指令3條；（2）變址尋址的一地址指令6條；（3）寄存器尋址的

31、二地址指令8條；（4）直接尋址的一地址指令12條；（5）零地址指令32條。本章綜合舉例110/15/202248 設某機字長16位，直接尋址空間為128字，變址時的位指令分析（1/2）直接尋址的二地址指令3條：這3條指令的操作碼為00、01、10；變址尋址的一地址指令6條：這6條指令的操作碼為：11 000 11 101操作碼OP直接地址1直接地址27位操作碼OP變址寄存器偏移量7位2位7位4位5位10/15/202249指令分析（1/2）直接尋址的二地址指令3條：操作碼OP直接地指令分析（2/2）寄存器尋址的二地址指令8條：這8條指令的操作碼為11 110 000 11 110 111；直接

32、尋址的一地址指令12條：這12條指令的操作碼為：11 111 0000 11 111 1011零地址指令32條：這32條指令的操作碼為：11 111 1100 0000000 11 111 1100 0011111 操作碼OP寄存器1寄存器24位4位8位操作碼OP直接地址17位9位操作碼OP16位10/15/202250指令分析（2/2）寄存器尋址的二地址指令8條：操作碼OP寄存 某計算機數(shù)據(jù)線和地址線均是8根，有一條相對尋址的無條件轉移指令存于內(nèi)存的20H單元中，指令給出的偏移量是15H，設該指令占用2個字節(jié)，請計算：（1）取該條指令時PC的內(nèi)容。（2）該指令執(zhí)行結束時PC的內(nèi)容。解答：（1

33、）取指令時，PC的內(nèi)容為20H。（2）轉移地址=PC+2+D=20H+2+15H=37H 該條指令執(zhí)行結束時PC的內(nèi)容是37H。本章綜合舉例210/15/202251 某計算機數(shù)據(jù)線和地址線均是8根，有一條相對尋址的無條件轉本章綜合舉例3 某指令系統(tǒng)指令字長為20位，具有雙操作數(shù)、單操作數(shù)和無操作數(shù)3中指令格式，每個操作數(shù)地址規(guī)定用6位表示，當雙操作數(shù)指令條數(shù)取最大值，而且單操作數(shù)指令條數(shù)也取最大值時，這3種指令最多可能擁有的指令數(shù)各是多少？解：按操作碼擴展技術來設計，雙操作數(shù)指令最多28-1條，單操作數(shù)指令最多63條，因此無操作數(shù)指令條數(shù)的最大值為64條。 00000000 XXXXXX X

34、XXXXX 11111110 XXXXXX XXXXXX 11111111 000000 XXXXXX 11111111 111110 XXXXXX 11111111 111111 000000 11111111 111111 111111 雙操作數(shù)255條 單操作數(shù)63條 零操作數(shù)64條10/15/202252本章綜合舉例3 某指令系統(tǒng)指令字長為20位，具有雙操作數(shù)、某機器字長為16位，主存容量是64K字，采用單字長單地址指令，共有54條指令。試采用直接、立即、變址、相對四種尋址方式設計指令格式。解答：54條指令，故操作碼需要6位。因為四種尋址方式，所以尋址特征位取2位，余下的8位作為形式地

35、址D。其指令格式為尋址模式X定義如下： X=00 直接尋址 有效地址E=D （256個單元） X=01 立即尋址 D=操作數(shù) X=10 變址尋址 有效地址E=（R）+D （64K） X=11 相對尋址 有效地址E=（PC）+D （64K） 其中R為變址寄存器（16位）、PC為程序計數(shù)器（16位）。相對尋址和變址尋址中，D可正可負。本章綜合舉例4 OP（6位）X（2位） D（8位）10/15/202253某機器字長為16位，主存容量是64K字，采用單字長單地址指令09年考研真題（1/2）16. 某機器字長16位，主存按字節(jié)編址，轉移指令采用相對尋址，由兩個字節(jié)組成，第一字節(jié)為操作碼字段，第二字節(jié)

36、為相對位移量字段。 假定取指令時，每取一個字節(jié)PC自動加1。若某轉移指令所在主存地址為2000H，相對位移量字段的內(nèi)容為06H，則該轉移指令成功轉以后的目標地址是（ ） A.2006H B.2007H C.2008H D.2009H C10/15/20225409年考研真題（1/2）16. 某機器字長16位，主存按字節(jié)09年考研真題（2/2）17.下列關于RISC的敘述中，錯誤的是（ ） ARISC普遍采用微程序控制器 BRISC大多數(shù)指令在一個時鐘周期內(nèi)完成 CRISC的內(nèi)部通用寄存器數(shù)量相對CISC多 DRISC的指令數(shù)、尋址方式和指令格式種類相對CISC少A10/15/20225509年考研真題（2/2）17.下列關于