計(jì)算機(jī)組成原理(第二版)-第7章 指令系統(tǒng)-7.4-7.5

7.4指令格式舉例一、設(shè)計(jì)指令格式時(shí)應(yīng)考慮的各種因素1.指令系統(tǒng)的兼容性（向上兼容）2.其他因素操作類型數(shù)據(jù)類型指令格式包括指令個(gè)數(shù)及操作的難易程度指令字長是否固定尋址方式寄存器個(gè)數(shù)地址碼位數(shù)、地址個(gè)數(shù)、尋址方式類型操作碼位數(shù)、是否采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，確定哪些數(shù)據(jù)類型可參與操作指令尋址、操作數(shù)尋址寄存器的多少直接影響指令的執(zhí)行時(shí)間二、指令格式舉例1.PDP–8指令字長固定12位

操作碼

間

頁地址碼訪存類指令0235411寄存器類指令

111輔助操作碼02311I/O類指令

110設(shè)備操作碼02311987.4采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)2.PDP–11源地址OP4661616目的地址存儲器地址1存儲器地址2OP10616目的地址存儲器地址目的地址466源地址OP106目的地址OP-CODE16OP-CODE指令字長有16位、32位、48位三種零地址(16位)一地址(16位)二地址R–R(16位)二地址R–M(32位)二地址M–M(48位)擴(kuò)展操作碼技術(shù)7.43.IBM360OPR1R2RR格式844OPR1XBDRX格式844412OPR1R3BDRS格式844412OPBDISI格式88412二地址R–R基址加變址尋址二地址R–M三地址R–M基址尋址二地址M–M基址尋址基址尋址立即數(shù)–

M7.4OPB1D1LB2D2SS格式884124124.Intel8086(1)指令字長(2)地址格式1~6個(gè)字節(jié)MOVWORDPTR[0204],0138H6字節(jié)INCAX1字節(jié)一地址NOP1字節(jié)CALL段內(nèi)調(diào)用3字節(jié)零地址5字節(jié)段間調(diào)用寄存器–寄存器寄存器–立即數(shù)寄存器–存儲器ADDAX，BX2字節(jié)ADDAX，[3048H]4字節(jié)ADDAX，3048H

3字節(jié)二地址CALL7.47.5RISC技術(shù)一、RISC的產(chǎn)生和發(fā)展

80—20規(guī)律

典型程序中80%的語句僅僅使用處理機(jī)中20%的指令

執(zhí)行頻度高的簡單指令，因復(fù)雜指令的存在，執(zhí)行速度無法提高RISC（ReducedInstructionSetComputer）CISC（ComplexInstructionSetComputer）——RISC技術(shù)

能否用20%的簡單指令組合不常用的80%的指令功能？二、RISC的主要特征

選用使用頻度較高的一些簡單指令，復(fù)雜指令的功能由簡單指令來組合

指令長度固定、指令格式種類少、尋址方式少

只有LOAD/STORE

指令訪存

采用流水技術(shù)

一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成一條指令

采用組合邏輯實(shí)現(xiàn)控制器

CPU中有多個(gè)通用寄存器

采用優(yōu)化的編譯程序

7.5三、CISC的主要特征

系統(tǒng)指令復(fù)雜龐大，各種指令使用頻度相差大

指令長度不固定、指令格式種類多、尋址方式多訪存指令不受限制

大多數(shù)指令需要多個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行完畢

采用微程序控制器

CPU中設(shè)有專用寄存器

難以用優(yōu)化編譯生成高效的目的代碼

7.5四、RISC和CISC的比較1.RISC更能充分利用

VLSI芯片的面積2.

RISC更能提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指令數(shù)、指令格式、尋址方式少，