第3章計(jì)算機(jī)硬件組成及工作原理

第三章計(jì)算機(jī)硬件組成及工作原理3.1計(jì)算機(jī)的硬件組成一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩部分組成。計(jì)算機(jī)硬件（Hardware）是組成計(jì)算機(jī)的所有電子器件和機(jī)電裝置的總稱(chēng)，是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。計(jì)算機(jī)軟件（Software）則是由計(jì)算機(jī)程序構(gòu)成的無(wú)形的東西，需要存儲(chǔ)在有形的硬件（如主存儲(chǔ)器、硬盤(pán)等）中，可以實(shí)現(xiàn)更高層的邏輯功能。本章主要內(nèi)容是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成及工作原理。3.1計(jì)算機(jī)的硬件組成計(jì)算機(jī)一開(kāi)始是作為一個(gè)計(jì)算工具出現(xiàn)的。如能脫離人的干預(yù)而自動(dòng)地完成計(jì)算，它必須具備以下幾個(gè)基本功能：①要有能進(jìn)行運(yùn)算的部件——運(yùn)算器；②要有能記憶原始數(shù)據(jù)、運(yùn)算程序及運(yùn)算結(jié)果的部件——存儲(chǔ)器；③要有能發(fā)出各種控制信息，以便使計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作的部件——控制器；④要有能將原始數(shù)據(jù)及運(yùn)算程序輸入計(jì)算機(jī)，并將結(jié)果及其它信息輸出的部件——輸入、輸出設(shè)備。3.1.1計(jì)算機(jī)的主要部件典型的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)就是由這五大部分構(gòu)成，這種模型最早是由數(shù)學(xué)家馮?諾依曼提出的，故稱(chēng)為馮?諾依曼結(jié)構(gòu)。

3.1.2計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)將五大基本部件，按某種方式連接起來(lái)就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)。在五大基本部件之間，有著大量的信息需要交換、傳送。目前許多計(jì)算機(jī)（主要指小、微型計(jì)算機(jī)）的各大基本部件之間是用總線(xiàn)（BUS）連接起來(lái)的?？偩€(xiàn)是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互連機(jī)構(gòu)，是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。借助于總線(xiàn)連接，計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)功能部件之間實(shí)現(xiàn)地址、數(shù)據(jù)和控制信息的交換，并在爭(zhēng)用資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。。

3.1.2計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)的基本概念

1）為什么要使用總線(xiàn)

如何將計(jì)算機(jī)的若干功能部件連接起來(lái)？全互聯(lián)形式

部件1部件2部件5部件3部件4問(wèn)題：隨著部件的增加，連線(xiàn)復(fù)雜。如何解決？3.1.2計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)的基本概念

2）解決方法——采用總線(xiàn)

總線(xiàn)是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)機(jī)構(gòu)，是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳總送的公共通路。總線(xiàn)問(wèn)題：如何確定數(shù)據(jù)的流向？部件1部件2部件3部件4部件5部件13.1.2計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)地址總線(xiàn)部件2部件3部件4000110111010數(shù)據(jù)總線(xiàn)101010數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的基本概念

3）數(shù)據(jù)送到哪里——地址總線(xiàn)作用

通過(guò)地址總線(xiàn)確定數(shù)據(jù)的來(lái)源和去向。3.1.2計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)的定義：

總線(xiàn)就是各種信號(hào)線(xiàn)的集合，是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通路?？偩€(xiàn)通過(guò)分時(shí)共享的方式，將信息以一個(gè)或多個(gè)源部件傳送到一個(gè)或多個(gè)目的,是計(jì)算機(jī)中傳輸數(shù)據(jù)的公共通道?？偩€(xiàn)的特性：分時(shí)和共享是總線(xiàn)的兩個(gè)基本特性。共享是指多個(gè)部件連接在同一條總線(xiàn)上，各個(gè)部件之間都可以通過(guò)這條總線(xiàn)來(lái)進(jìn)行信息的交換。分時(shí)是指同一時(shí)刻，總線(xiàn)上只能傳輸一個(gè)部件發(fā)送出來(lái)的信息。總線(xiàn)的特點(diǎn)：——高速：滿(mǎn)足CPU的外部訪(fǎng)問(wèn)要求——標(biāo)準(zhǔn)：使得不同的設(shè)備可以和計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)連接——公共：全部外部設(shè)備共同使用3.1.2計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線(xiàn)雙向傳送，它的線(xiàn)數(shù)即總線(xiàn)寬度。CPU取指令時(shí)——用于傳送指令代碼CPU訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)——用于傳送數(shù)據(jù)I/O操作時(shí)——用于傳送外部數(shù)據(jù)產(chǎn)生中斷時(shí)——用于傳送中斷向量地址總線(xiàn)傳送的是內(nèi)存（或I/O接口）的地址信號(hào)，單向傳送。它的線(xiàn)數(shù)與系統(tǒng)采用的CPU的地址線(xiàn)寬度一致，它決定了CPU直接尋址的內(nèi)存容量?？刂瓶偩€(xiàn)傳送的是CPU和其它控制芯片發(fā)出的各種控制信號(hào)，如：讀/寫(xiě)周期W/R、指令/代碼傳送D/C、存儲(chǔ)器或IO口訪(fǎng)問(wèn)M/IO和系統(tǒng)復(fù)位Reset等?？偩€(xiàn)的分類(lèi)片內(nèi)總線(xiàn)

在CPU內(nèi)部，寄存器之間和算術(shù)邏輯部件ALU與控制部件之間傳輸數(shù)據(jù)所用的總線(xiàn)稱(chēng)為片內(nèi)總線(xiàn)(芯片內(nèi)部的總線(xiàn))。片外總線(xiàn)

是CPU與內(nèi)存RAM、ROM和輸入/輸出設(shè)備接口之間進(jìn)行通訊的通路。本節(jié)主要介紹片外總線(xiàn)。系統(tǒng)總線(xiàn)、I/O總線(xiàn)、外部總線(xiàn)都是片外總線(xiàn)。系統(tǒng)總線(xiàn)——（也叫前端總線(xiàn)FSB）一般為CPU與存儲(chǔ)器(L2Cache)、芯片組之間的連接總線(xiàn)。是CPU的數(shù)據(jù)、指令等傳輸通道，也是I/O總線(xiàn)的過(guò)度總線(xiàn)。I/O總線(xiàn)——主機(jī)與外部設(shè)備之間的連接總線(xiàn)。3.1.3典型的微型計(jì)算機(jī)組成典型的微型計(jì)算機(jī)組成3.2中央處理器的組成與基本工作原理中央處理器CPU是整個(gè)計(jì)算機(jī)的核心，它包括運(yùn)算器和控制器。3.2.1中央處理器的功能當(dāng)用計(jì)算機(jī)解決某個(gè)問(wèn)題時(shí)，我們首先必須為它編寫(xiě)程序。程序是一個(gè)指令序列，這個(gè)序列明確告訴計(jì)算機(jī)應(yīng)該執(zhí)行什么操作，在什么地方找到用來(lái)操作的數(shù)據(jù)。一旦把程序裝入內(nèi)存儲(chǔ)器，就可以由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)完成取出指令和執(zhí)行指令的任務(wù)。專(zhuān)門(mén)用來(lái)完成此項(xiàng)工作的計(jì)算機(jī)部件稱(chēng)為中央處理器，通常簡(jiǎn)稱(chēng)CPU。

3.2.1中央處理器的功能CPU如下四方面的基本功能：1) 指令控制程序的順序控制稱(chēng)為指令控制。由于程序是一個(gè)指令序列，這些指令的相互順序不能任意顛倒，必須嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序進(jìn)行。2) 操作控制一條指令的功能往往是由若干個(gè)操作信號(hào)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，CPU管理并產(chǎn)生由內(nèi)存取出的每條指令的操作信號(hào)，把各種操作信號(hào)送往相應(yīng)的部件，從而控制這些部件按指令的要求進(jìn)行動(dòng)作。3) 時(shí)間控制對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的定時(shí)稱(chēng)為時(shí)間控制。在計(jì)算機(jī)中，各種指令的操作信號(hào)以及一條指令的整個(gè)執(zhí)行過(guò)程都受到時(shí)間的嚴(yán)格定時(shí)。4) 數(shù)據(jù)加工數(shù)據(jù)加工就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算處理。

2.3.1CPU組成控制器和運(yùn)算合稱(chēng)為中央處理單元(CentralProcessingUnit)，簡(jiǎn)稱(chēng)CPU。CPU是使整部計(jì)算機(jī)能夠運(yùn)作的最核心、最重要的組件。其作用就是當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，CPU從內(nèi)存中讀取操作它的軟件的指令與數(shù)據(jù)，透過(guò)ALU運(yùn)算出結(jié)果后存回內(nèi)存，同時(shí)由主機(jī)板，與外界的I/O外圍溝通，達(dá)到數(shù)據(jù)處理的目的。3.2.2CPU的基本組成CPU內(nèi)部包括控制單元、運(yùn)算器、寄存器組等組成。

3.2.2CPU的基本組成運(yùn)算器稱(chēng)為ALU(ArithmaticLogicalU—nit)，它由部件及邏輯電路組成，其功能進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。3.2.2CPU的基本組成控制器發(fā)出各種控制信號(hào)，使整個(gè)運(yùn)行過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行。⑴程序計(jì)數(shù)器PC，又稱(chēng)指令計(jì)數(shù)器、指令指針（IP）⑵指令寄存器IR，存放從內(nèi)存中取出的待執(zhí)行的指令。⑶指令譯碼器ID，又稱(chēng)操作碼譯碼器或指令功能分析解釋器。⑷地址形成部件⑸微操作信號(hào)發(fā)生器⑹時(shí)序部件2.3.1CPU組成3.2.3指令及指令周期1.指令指令系統(tǒng)指的是一個(gè)CPU所能夠處理的全部指令的集合，是一個(gè)CPU的根本屬性。指令系統(tǒng)決定了一個(gè)CPU能夠運(yùn)行什么樣的程序。不同的CPU、不同的指令集，構(gòu)成了不同的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件和軟件之間的橋梁，是匯編程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。指令系統(tǒng)包含了許多執(zhí)行各種類(lèi)型操作的指令，每條指令完成一種特定的操作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成的每項(xiàng)工作，往往需要一系列相應(yīng)的指令。所有采用高級(jí)語(yǔ)言編出的程序，都需要翻譯（編譯或解釋?zhuān)┏蔀闄C(jī)器語(yǔ)言后才能運(yùn)行，這些機(jī)器語(yǔ)言中所包含的就是一條條的指令。3.2.3指令及指令周期2.指令周期

就是執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，即CPU從內(nèi)存取出一條指令并執(zhí)行這條指令的時(shí)間總和一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成，是從取指令、分析指令到執(zhí)行完所需的全部時(shí)間。指令不同，所需的機(jī)器周期數(shù)也不同。3.2.4CPU的工作過(guò)程

CPU的工作過(guò)程實(shí)際上就是指令的執(zhí)行過(guò)程，一條指令執(zhí)行的基本過(guò)程分為：取指令階段、分析及取數(shù)階段和執(zhí)行階段。⑴

取指令將現(xiàn)行指令從內(nèi)存中取出來(lái)并送至指令寄存器中去。具體的操作為：①將程序計(jì)數(shù)器PC中的內(nèi)容通過(guò)地址總線(xiàn)AB送至內(nèi)存地址寄存器AR。②向內(nèi)存發(fā)讀命令。③從內(nèi)存中取出的指令經(jīng)數(shù)據(jù)寄存器DR、數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB送到指令寄存器IR中去。④將PC的內(nèi)容遞增，為取下一條指令做好準(zhǔn)備。3.2.4CPU的工作過(guò)程⑵分析及取數(shù)指令譯碼器ID識(shí)別和區(qū)分不同的指令類(lèi)型及各種獲取操作數(shù)的方法無(wú)操作數(shù)指令，即轉(zhuǎn)執(zhí)行階段。帶操作數(shù)指令需要讀取操作數(shù)，⑶執(zhí)行執(zhí)行階段完成指令規(guī)定的各種操作，形成穩(wěn)定的運(yùn)算結(jié)果，并將其存儲(chǔ)起來(lái)。3.2.4CPU的工作過(guò)程1．指令執(zhí)行的基本過(guò)程演示

為了使大家進(jìn)一步了解指令執(zhí)行過(guò)程，我們以一條8086指令A(yù)DDAL,[0300H]為例。這里我們?cè)O(shè)定指令執(zhí)行前:

AL)=00001111B,[CS]=3000H,[IP]=0100H,[DS]=2000H,[20300H]=01010000B3.3指令系統(tǒng)1.指令的格式一條指令一般包括兩個(gè)部分：操作碼和地址碼。操作碼其實(shí)就是指令序列號(hào)，用來(lái)告訴CPU需要執(zhí)行的是那一條指令。地址碼則復(fù)雜一些，主要包括源操作數(shù)地址、目的地址和下一條指令的地址。在某些指令中，地址碼可以部分或全部省略，比如一條空指令就只有操作碼而沒(méi)有地址碼。101000010000000000100000操作碼地址碼3.3指令系統(tǒng)

2.指令的分類(lèi)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)可以有上百條指令，這些指令按其功能可以分成幾種類(lèi)型：數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令算術(shù)邏輯運(yùn)算類(lèi)指令3)程序控制類(lèi)指令4)輸入/輸出類(lèi)指令3.3指令系統(tǒng)3.尋址方式尋址方式是指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，它對(duì)于豐富程序設(shè)計(jì)手段、方便程序編制、提高程序的質(zhì)量、減少訪(fǎng)問(wèn)主存的次數(shù)以及壓縮程序占用的內(nèi)存空間等方面都起著重要作用。每臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)都有自己的一套尋址方式。3.3指令系統(tǒng)3.立即尋址立即尋址是將操作數(shù)直接傳送給寄存器的一種尋址方式操作數(shù)緊跟在操作碼之后，作為指令的一部分。立即數(shù)可以是字節(jié)（8位）、字（16位）、雙字（32位），其低位字節(jié)放在低地址單元，高位字節(jié)放在高地址單元。例如：MOVAL，0CAHMOVAX，2100H低地址高地址操作碼34H12H12HAX34H3.3指令系統(tǒng)4.寄存器尋址寄存器尋址是用于寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送，源和目的寄存器必須使用相同的位數(shù)。例如：MOVBL，ALMOVBX，AXMOVBL，AXMOVBX，AH3.3指令系統(tǒng)5.直接尋址指令所需操作數(shù)在某存儲(chǔ)單元中，指令中形式地址字段給出的就是該存儲(chǔ)單元的地址。3.3指令系統(tǒng)6.寄存器間接尋址

指令所需操作數(shù)在存儲(chǔ)單元之中，采用這種尋址方式時(shí)，應(yīng)事先把操作數(shù)的偏移地址存入一個(gè)寄存器（Rm）中。寄存器間接尋址是把形式地址字段指定寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)的有效地址，由該地址所指定的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容作為操作數(shù)。3.3指令系統(tǒng)

CPU的工作過(guò)程實(shí)際上就是指令的執(zhí)行過(guò)程，一條指令執(zhí)行的基本過(guò)程分為：取指令階段、分析及取數(shù)階段和執(zhí)行階段。⑴

取指令將現(xiàn)行指令從內(nèi)存中取出來(lái)并送至指令寄存器中去。具體的操作為：①將程序計(jì)數(shù)器PC中的內(nèi)容通過(guò)地址總線(xiàn)AB送至內(nèi)存地址寄存器AR。②向內(nèi)存發(fā)讀命令。③從內(nèi)存中取出的指令經(jīng)數(shù)據(jù)寄存器DR、數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB送到指令寄存器IR中去。④將PC的內(nèi)容遞增，為取下一條指令做好準(zhǔn)備。3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例1.數(shù)據(jù)傳送指令包括一般傳送指令MOV、堆棧指令PUSH和POP等。⑴MOV指令MOV指令是數(shù)據(jù)復(fù)制指令應(yīng)當(dāng)保持?jǐn)?shù)據(jù)寬度（位數(shù)）一致寄存器reg

存儲(chǔ)器mem段寄存器sreg，CS除外立即數(shù)data3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例MOV指令舉例MOVAL，0CAH ；立即尋址MOVAL，[0CAH] ；直接尋址，(DS)MOVBL，AL ；寄存器尋址，(AL)MOVCX，[BX] ；寄存器間接尋址，(DS)，(BX)MOVCX，[100H+BP] ；寄存器相對(duì)尋址，(SS)，(BP)MOVCX，[BX][SI] ；基址變址尋址，(DS)，(BX)，(SI)MOVCX，[10H+BP+SI] ；相對(duì)基址變址尋址，(SS)，(BP)， (SI)3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例⑵PUSH/POP指令PUSHFPUSHAXPUSHBX...POPBXPOPAXPOPF3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例2.算術(shù)運(yùn)算指令包括加法、減法、乘法、除法、加1、減1、求補(bǔ)、比較等。⑴加、減和比較指令A(yù)DDBX,DXADDCAX,CX ；(AX)(BX)=(AX)(BX)+(CX)(DX),32位二進(jìn)制數(shù)加法ADDAL,BLDDAMOVCL,ALMOVAL,AHADDCAL,BHDDAMOVAH,ALMOVAL,CL ；(AX)=(AX)+(BX),4位BCD加法3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例⑵乘法/除法指令乘法和除法指令必須區(qū)分有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)，符號(hào)數(shù)：IMUL、IDIV；無(wú)符號(hào)數(shù)：MUL、DIVMULBL ；(AL)=0B4H,(BL)=11H

；(AX)=0BF4H,CF=OF=1 0B4H11H 0B4H+0B4H0BF4H3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例

3.基本邏輯指令與（AND）、或（OR）、異或（XOR）、非（NOT）和測(cè)試（TEST）指令4.移位元與循環(huán)指令3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例

5.程控指令用于控制程序的執(zhí)行方向，使程序具有測(cè)試、分析與判斷的能力。包括：轉(zhuǎn)移控制指令、子程序調(diào)用和返回指令、中斷控制指令等。⑴轉(zhuǎn)移控制指令無(wú)條件轉(zhuǎn)移

MOVBX，5H JMPROUT1 MOVAX，55HROUT1：ADDAX，10H；(AX)=(AX)+10H3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例

ADDAX,-5H JZROUT1 ADDAX，10HROUT1：若執(zhí)行前(AX)=5H，則執(zhí)行結(jié)果(AX)=0。若執(zhí)行前(AX)≠5H，則執(zhí)行結(jié)果(AX)=(AX)+10H3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例

⑵程序循環(huán)指令

MOVCX，0AH MOVAL，0 MOVSI，2000HLP： ADDAL，[SI] INCSI LOOPLP MOV[SI]，AL執(zhí)行后（2200AH）=37H1234567890AH(DS)=2000H22000H2200AH數(shù)據(jù)段0BH執(zhí)行前3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例

⑶子程序調(diào)用和返回指令子程序是一組可以公用的指令序列，只要知道子程序的入口地址就能調(diào)用它。⑷中斷控制指令當(dāng)出現(xiàn)某些特殊情況，必須暫?，F(xiàn)在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一組專(zhuān)門(mén)的程序進(jìn)行某些處理，處理結(jié)束后又返回到原程序繼續(xù)運(yùn)行。中斷包括：硬件中斷，是由外部設(shè)備發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。軟件中斷。是由內(nèi)部驅(qū)動(dòng)或由內(nèi)部事件引發(fā)的中斷。3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例

6.輸入/輸出指令輸入/輸出（I/O）指令用來(lái)實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外部設(shè)備之間的信息交換。指令中應(yīng)給出I/O端口地址（Port），這些端口地址與內(nèi)存的存儲(chǔ)單元地址無(wú)關(guān)，是另一個(gè)獨(dú)立的地址空間。直接端口尋址：指令中可以直接給出端口地址，最多只能尋址256個(gè)端口；間接端口尋址：由DX寄存器間接給出端口地址，最多可以尋址65536個(gè)端口。指令必須使用AL（8位）、AX（16位）傳遞數(shù)據(jù)。3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例

輸入指令

INAL，50H執(zhí)行后，(AL)=1 MOVDX，278H INAL，DX執(zhí)行后，(AL)=0AH12340AH050H278HI/O端口0BH執(zhí)行前3.3.380X86指令系統(tǒng)舉例

輸出指令

MOVAL，0AAH OUT50H，AL執(zhí)行后，(端口50H)=0AAH MOVAL，55H MOVDX，278H OUTDX，AL執(zhí)行后，(端口278H)=55H0AAH23455H050H278HI/O端口0BH執(zhí)行后3.3.4指令系統(tǒng)的發(fā)展1.指令系統(tǒng)的發(fā)展方向指令系統(tǒng)是伴隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完善和性能的提高而發(fā)展起來(lái)的，指令系統(tǒng)的發(fā)展有兩種不同的途徑和方向：一種是一步增強(qiáng)原有指令的功能以及設(shè)置更為復(fù)雜的新指令取代原先由軟件子程序完成的功能。按此方向發(fā)展，指令系統(tǒng)日益龐大和復(fù)雜，用這種途徑設(shè)計(jì)成CPU的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（ComplexInstructionSetComputer），簡(jiǎn)稱(chēng)CISC。另一種是通過(guò)減少指令種類(lèi)和簡(jiǎn)化指令功能來(lái)降低硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，提高指令的執(zhí)行速度。按此方向發(fā)展，指令系統(tǒng)日益縮小和精簡(jiǎn)，用這種途徑設(shè)計(jì)成CPU的計(jì)算機(jī)即為精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（ReducedInstructionSetComputer），簡(jiǎn)稱(chēng)RISC。3.3.4指令系統(tǒng)的發(fā)展2．從CISC到RISC傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)多屬于CISC，CISC的特點(diǎn)：指令系統(tǒng)多達(dá)幾百條指令，許多指令的功能異常復(fù)雜，具有多種尋址方式。計(jì)算機(jī)的研制周期變得很長(zhǎng)，同時(shí)也增加了設(shè)計(jì)失誤的可能性。而且由于復(fù)雜指令需進(jìn)行復(fù)雜的操作，有時(shí)還可能降低系統(tǒng)的執(zhí)行速度?！?0％-80％律”3.3.4指令系統(tǒng)的發(fā)展RISC設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：①

只選擇使用頻度高的指令，指令數(shù)目一般不超過(guò)100條。②

尋址方式種類(lèi)少，一般不超過(guò)2種，指令格式力求一致。③

所有或大多數(shù)指令在單個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。④

擴(kuò)大通用寄存器的數(shù)目，一般不少于32個(gè)。⑤

盡量減少訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存，除存（Load）、?。⊿tore）指令外，其它指令一律只對(duì)寄存器操作。⑥

為提高指令執(zhí)行速度，大多數(shù)指令用硬連線(xiàn)控制實(shí)現(xiàn)，少數(shù)指令才用微程序?qū)崿F(xiàn)。⑦

優(yōu)化編譯，簡(jiǎn)單有效地支持高級(jí)語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)。3.4匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言是一種面向CPU指令系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序稱(chēng)作匯編程序或匯編語(yǔ)言源程序。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的一條匯編程序語(yǔ)句由四個(gè)域組成：[名字]操作符

操作數(shù)

[：注釋]一個(gè)完整的程序則包括段定義、數(shù)據(jù)定義、程序段定義和程序指令語(yǔ)句以及正確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

指令語(yǔ)句包括：指令、標(biāo)號(hào)和注釋。偽指令語(yǔ)句是為匯編語(yǔ)言和連接程序提供的含有必要控制信息的管理性語(yǔ)句。匯編時(shí)，偽指令不會(huì)產(chǎn)生目標(biāo)代碼。偽指令語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的偽操作在匯編過(guò)程中完成。宏指令語(yǔ)句由標(biāo)號(hào)、宏指令和注釋組成，是按照宏指令定義規(guī)則組成的一組指令語(yǔ)句和偽指令語(yǔ)句的集合。3.4匯編語(yǔ)言工具軟件編輯程序：文本編輯器匯編程序：MASM連接程序：LINK調(diào)試程序：DEBUG生成的文件匯編原程序：*.ASM目標(biāo)文件：*.OBJ列表文件：*.LST交叉引用表：*.CRF可執(zhí)行程序：*.EXE連接映象：*.MAP2.5.1指令的執(zhí)行過(guò)程1．指令執(zhí)行的基本過(guò)程一條指令分為：取指令階段、分析及取數(shù)階段和執(zhí)行階段。⑴

取指令將現(xiàn)行指令從內(nèi)存中取出來(lái)并送至指令寄存器中去。具體的操作為：①

將程序計(jì)數(shù)器PC中的內(nèi)容通過(guò)地址總線(xiàn)AB送至內(nèi)存地址寄存器AR。②

向內(nèi)存發(fā)讀命令。③

從內(nèi)存中取出的指令經(jīng)數(shù)據(jù)寄存器DR、數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB送到指令寄存器IR中去。④

將PC的內(nèi)容遞增，為取下一條指令做好準(zhǔn)備。2.5.1指令的執(zhí)行過(guò)程⑵分析及取數(shù)指令譯碼器ID識(shí)別和區(qū)分不同的指令類(lèi)型及各種獲取操作數(shù)的方法無(wú)操作數(shù)指令，即轉(zhuǎn)執(zhí)行階段。帶操作數(shù)指令需要讀取操作數(shù)，⑶執(zhí)行執(zhí)行階段完成指令規(guī)定的各種操作，形成穩(wěn)定的運(yùn)算結(jié)果，并將其存儲(chǔ)起來(lái)。2.5.2一段程序的執(zhí)行過(guò)程

計(jì)算a+b