第六章指令系統(tǒng)

第六章指令系統(tǒng)第一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日第6章指令系統(tǒng)指令是使計(jì)算機(jī)完成某種操作的指示或命令，又稱(chēng)為機(jī)器指令。計(jì)算機(jī)完成的各種功能，就是執(zhí)行各種指令的體現(xiàn)。所謂指令系統(tǒng)（InstructionSet）是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)上全部指令的集合，也稱(chēng)指令集。它反映了該計(jì)算機(jī)的全部功能，機(jī)器類(lèi)型不同，其指令系統(tǒng)也不同，因而功能也不同。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)占有十分重要的地位，合理的指令系統(tǒng)能夠提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。指令系統(tǒng)的設(shè)置和機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，一臺(tái)機(jī)器要有較好的性能，必須設(shè)計(jì)功能齊全、通用性強(qiáng)、指令豐富的指令系統(tǒng)，這就需要復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)支持。本章介紹指令的格式、指令的尋址方式、指令的種類(lèi)以及指令的執(zhí)行方式等內(nèi)容。6.1指令的分類(lèi)6.2指令格式6.3尋址方式6.4指令的執(zhí)行6.5小結(jié)第二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)6.1.1數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令主要包括數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)交換、壓棧和退棧三種指令。這類(lèi)指令主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)主存和寄存器之間，或寄存器和寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送。1．?dāng)?shù)據(jù)傳送指令這是一種常用指令，用以實(shí)現(xiàn)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)單元之間的數(shù)據(jù)傳送。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，數(shù)據(jù)從源地址傳送到目的地址，源地址中的數(shù)據(jù)保持不變，這實(shí)際上是一種數(shù)據(jù)復(fù)制。應(yīng)該注意，有些計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送指令不能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)單元與存儲(chǔ)單元之間的數(shù)據(jù)傳送，如Intel8086/8088的傳送指令MOV。2．?dāng)?shù)據(jù)交換指令這種指令的功能是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)操作數(shù)之間的位置互換，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)單元之間的數(shù)據(jù)互換。同樣應(yīng)該注意的是，有些計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換指令不能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)單元與存儲(chǔ)單元之間的數(shù)據(jù)互換，如Intel8086/8088的XCHG指令就沒(méi)有這種功能。第三頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)3．壓棧和退棧指令壓棧和退棧指令都是針對(duì)堆棧進(jìn)行操作的指令。堆棧（Stack）是主存中專(zhuān)門(mén)用來(lái)存放數(shù)據(jù)的一個(gè)特定的區(qū)域，是由若干連續(xù)的存儲(chǔ)單元組成的按照先進(jìn)后出（FILO）原則存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)。壓棧指令的功能是把數(shù)據(jù)存入堆棧區(qū)，而退棧指令的功能是把數(shù)據(jù)從堆棧中彈出。堆棧有兩種存放數(shù)據(jù)的方向，一種是由低地址向高地址存放，另一種是由高地址向址低地址存放，通常采用后者，如圖6-1所示。第四頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)對(duì)圖6-1說(shuō)明如下：(1)棧底以下是非棧區(qū)，不能放入數(shù)據(jù)，棧底以上是棧區(qū)，可存放數(shù)據(jù)。(2)為了指示棧頂?shù)奈恢?，用一個(gè)寄存器或存儲(chǔ)器單元來(lái)指出棧頂?shù)牡刂罚@個(gè)寄存器或存儲(chǔ)器單元稱(chēng)為堆棧指針（StackPointerSP）。棧頂以上的數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)。SP的內(nèi)容就是棧頂?shù)刂?。用于訪問(wèn)堆棧的指令只有壓棧和退棧兩條指令，壓棧指令（在Intel8086／8088中是PUSH）用來(lái)把指定的操作數(shù)送人堆棧的棧頂，而退棧指令（Intel8086／8088中是POP）則用來(lái)把棧頂?shù)臄?shù)據(jù)取出。圖6-2表示了壓棧和退棧的過(guò)程。第五頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)6.1.2算術(shù)邏輯運(yùn)算類(lèi)指令這類(lèi)指令包括算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令和移位指令。1．算術(shù)運(yùn)算指令算術(shù)運(yùn)算指令包括二進(jìn)制定點(diǎn)加、減、乘、除指令，浮點(diǎn)加、減、乘、除指令，求反、求補(bǔ)指令，算術(shù)比較指令，十進(jìn)制加、減運(yùn)算指令等。不同檔次的計(jì)算機(jī)具有不同數(shù)量的算術(shù)運(yùn)算指令，一般微、小型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，支持的算術(shù)運(yùn)算指令比較少，只設(shè)有二進(jìn)制數(shù)的加、減、比較和求補(bǔ)等最基本的指令。高檔的機(jī)器，除了這些最基本的算術(shù)運(yùn)算指令外，還具有乘、除運(yùn)算指令，浮點(diǎn)運(yùn)算指令，以及十進(jìn)制運(yùn)算指令等。浮點(diǎn)運(yùn)算指令主要用于需要大量數(shù)值運(yùn)算的科學(xué)計(jì)算中，而十進(jìn)制運(yùn)算指令主要用于需要大量輸入輸出的商業(yè)數(shù)據(jù)處理中。大型機(jī)和巨型機(jī)則還設(shè)有向量運(yùn)算指令，可以直接對(duì)整個(gè)向量或矩陣進(jìn)行求和、求積等運(yùn)算。第六頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)2．邏輯運(yùn)算指令一般計(jì)算機(jī)都具有與、或、非、異或和測(cè)試等邏輯運(yùn)算指令。有些計(jì)算機(jī)還具有位測(cè)試、位清除、位求反等位操作指令。這些指令主要用于無(wú)符號(hào)數(shù)的位操作、代碼的轉(zhuǎn)換、判斷及運(yùn)算。3．移位指令移位指令用來(lái)對(duì)寄存器的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)左移、右移或循環(huán)移位的功能，可分為算術(shù)移位、邏輯移位和循環(huán)移位三種指令，一般計(jì)算機(jī)都具有這三種指令。圖6-3顯示了這三種移位指令的操作過(guò)程。第七頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)圖6-3移位指令操作過(guò)程第八頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)6.1.3字符串處理指令字符串處理指令對(duì)于非數(shù)值數(shù)據(jù)的處理非常重要，由于現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理已是計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，因此無(wú)論是巨型機(jī)、大中型機(jī)，還是微、小型機(jī)，都設(shè)有字符串處理指令。這類(lèi)指令包括字符串傳送、字符串轉(zhuǎn)換、字符串比較、字符串查找、字符串匹配、字符串抽取和替換等指令。這類(lèi)指令可以在文字編輯中對(duì)大量字符串進(jìn)行處理。例如，Intel8086／8088中的字符串比較指令：REPZCMPSB這是一條無(wú)操作數(shù)的隱含指令，其含義是對(duì)兩個(gè)字符串逐個(gè)進(jìn)行比較，這兩個(gè)字符串的首地址分別隱含在源變址寄存器SI和目的變址寄存器DI中，字符串的長(zhǎng)度隱含在CX寄存器中。從首地址開(kāi)始，一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)地進(jìn)行比較，每比較一次，SI和DI的內(nèi)容自動(dòng)加1，直至發(fā)現(xiàn)兩個(gè)字符串中有不同的字節(jié)或直到比較結(jié)束。然后，根據(jù)最后一次比較結(jié)果設(shè)置狀態(tài)位。第九頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)6.1.4輸入輸出指令在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，輸入輸出是相對(duì)于主機(jī)或者CPU而言的。數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備傳送到主機(jī)或CPU，稱(chēng)為輸入；而數(shù)據(jù)從主機(jī)或CPU傳送到輸出設(shè)備則稱(chēng)為輸出。輸入輸出指令主要用來(lái)啟動(dòng)外圍設(shè)備，檢查測(cè)試外設(shè)的工作狀態(tài)，完成主機(jī)或CPU與輸入輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。這類(lèi)指令對(duì)各種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)都是很重要的。有些計(jì)算機(jī)，例如DEC公司的PDPll，是把外設(shè)與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，把外設(shè)看成是一個(gè)存儲(chǔ)單元，這類(lèi)計(jì)算機(jī)沒(méi)有輸入輸出指令，其輸入輸出功能由訪問(wèn)存儲(chǔ)器的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。第十頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)6.1.5特權(quán)指令和陷阱指令1．特權(quán)指令所謂特權(quán)指令是指具有特殊權(quán)限的指令。這類(lèi)指令只用于操作系統(tǒng)或其他系統(tǒng)軟件，一般不直接提供給用戶使用。通常在單用戶、單任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中是不需要特權(quán)指令的，而多用戶、多任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)行系統(tǒng)資源分配與管理上是離不開(kāi)特權(quán)指令的。這類(lèi)指令的功能包括：改變系統(tǒng)的工作方式，檢測(cè)用戶的訪問(wèn)權(quán)限，修改虛擬存儲(chǔ)器管理的段表、頁(yè)表，完成任務(wù)的創(chuàng)建和切換等。2．陷阱指令陷阱指令并非設(shè)置陷阱的指令，而是處理陷階的指令。陷階是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中的一種意外事故，諸如電源電壓不穩(wěn)、存儲(chǔ)器校驗(yàn)出錯(cuò)、輸入輸出設(shè)備出現(xiàn)故障、用戶使用了未定義的指令或特權(quán)指令等等意外情況，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不能正常工作。一旦出現(xiàn)陷階，計(jì)算機(jī)應(yīng)當(dāng)能暫停當(dāng)前程序的執(zhí)行，及時(shí)轉(zhuǎn)入故障處理程序進(jìn)行相應(yīng)的處理。第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)6.1.6轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)移指令是改變程序執(zhí)行順序的指令。一般情況下，CPU是按編程順序執(zhí)行指令的，但有時(shí)要根據(jù)所處理的結(jié)果進(jìn)行判斷，再根據(jù)判斷的結(jié)果來(lái)確定程序的執(zhí)行，這時(shí)就要使用轉(zhuǎn)移指令，以實(shí)現(xiàn)程序的分支。轉(zhuǎn)移指令分為無(wú)條件轉(zhuǎn)移和條件轉(zhuǎn)移兩類(lèi)指令。無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令不受任何條件的約束，直接控制CPU轉(zhuǎn)移到指定的地點(diǎn)去執(zhí)行；有條件轉(zhuǎn)移指令則先測(cè)試某些條件，條件滿足就轉(zhuǎn)移，否則不轉(zhuǎn)移。條件轉(zhuǎn)移指令判斷條件是利用CPU中的狀態(tài)寄存器（又稱(chēng)條件碼寄存器），這個(gè)狀態(tài)寄存器中有某些標(biāo)志位，主要有：進(jìn)位標(biāo)志（C）、結(jié)果為零標(biāo)志（Z）、結(jié)果為負(fù)標(biāo)志（N）、結(jié)果溢出標(biāo)志（V）、奇偶標(biāo)志（P）。根據(jù)轉(zhuǎn)移條件的不同，轉(zhuǎn)移指令可分為若干種，如表6-1所示。第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)表6-1條件轉(zhuǎn)移指令一覽表指令條件說(shuō)明有進(jìn)位轉(zhuǎn)移C無(wú)符號(hào)數(shù)比較時(shí)小于，C標(biāo)志位為1則轉(zhuǎn)移無(wú)進(jìn)位轉(zhuǎn)移C無(wú)符號(hào)數(shù)比較時(shí)大于或等于，C標(biāo)志位為0則轉(zhuǎn)移零轉(zhuǎn)移Z運(yùn)算結(jié)果為零，Z標(biāo)志位為1時(shí)轉(zhuǎn)移非零轉(zhuǎn)移Z運(yùn)算結(jié)果不為零，Z標(biāo)志位為0時(shí)轉(zhuǎn)移負(fù)轉(zhuǎn)移N運(yùn)算結(jié)果為負(fù)，N標(biāo)志位為1時(shí)轉(zhuǎn)移正轉(zhuǎn)移N運(yùn)算結(jié)果不為負(fù)，N標(biāo)志位為0時(shí)轉(zhuǎn)移溢出轉(zhuǎn)移V運(yùn)算結(jié)果發(fā)生溢出，V標(biāo)志位為1時(shí)轉(zhuǎn)移非溢出轉(zhuǎn)移V運(yùn)算結(jié)果不發(fā)生溢出，V標(biāo)志位為0時(shí)轉(zhuǎn)移奇轉(zhuǎn)移P運(yùn)算結(jié)果有奇數(shù)個(gè)1，P標(biāo)志位為1時(shí)轉(zhuǎn)移偶轉(zhuǎn)移P運(yùn)算結(jié)果有偶數(shù)個(gè)1，P標(biāo)志位為0時(shí)轉(zhuǎn)移無(wú)符號(hào)小于等于轉(zhuǎn)移C+Z無(wú)符號(hào)數(shù)比較時(shí)小于或等于，C標(biāo)志位或Z標(biāo)志位為1則轉(zhuǎn)移無(wú)符號(hào)大于轉(zhuǎn)移C+Z無(wú)符號(hào)數(shù)比較時(shí)大于，C標(biāo)志位和Z標(biāo)志位為0則轉(zhuǎn)移有符號(hào)小于轉(zhuǎn)移NV有符號(hào)數(shù)比較時(shí)小于，NV標(biāo)志位不為0則轉(zhuǎn)移有符號(hào)大于或等于轉(zhuǎn)移NV有符號(hào)數(shù)比較時(shí)大于或等于，NV標(biāo)志位為0則轉(zhuǎn)移有符號(hào)小于或等于轉(zhuǎn)移（NV）+Z有符號(hào)數(shù)比較時(shí)小于或等于，NV標(biāo)志位不為0或Z標(biāo)志位為1則轉(zhuǎn)移有符號(hào)大于轉(zhuǎn)移（NV）+Z有符號(hào)數(shù)比較時(shí)大于，NV標(biāo)志位和Z標(biāo)志位為0則轉(zhuǎn)移第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)6.1.7子程序調(diào)用指令子程序調(diào)用指令包括轉(zhuǎn)子指令和返主指令。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，一般都把常用的程序段編寫(xiě)成獨(dú)立的子程序或過(guò)程，在需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用。調(diào)用子程序需要用到轉(zhuǎn)子指令。子程序執(zhí)行完畢，就需要使用返主指令返回到主程序。轉(zhuǎn)子指令的格式為：執(zhí)行轉(zhuǎn)子指令時(shí)，通常采用堆棧來(lái)保存返回地址，即把下條指令的地址壓入堆棧中保存，然后才轉(zhuǎn)入所調(diào)用的子程序中執(zhí)行，子程序執(zhí)行完畢，由返主指令把壓入堆棧的返回地址從堆棧中彈出，返回調(diào)用程序。子程序調(diào)用和返回的過(guò)程如圖6-4所示。操作碼目的地址第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.1指令的分類(lèi)子程序調(diào)用指令和轉(zhuǎn)移指令都是改變程序的執(zhí)行順序的，但兩者有本質(zhì)的區(qū)別，主要區(qū)別是：目的地址不同。子程序調(diào)用指令的目的地址是子程序的首地址，而轉(zhuǎn)移指令的目的地址是在本程序內(nèi)。用途不同。子程序調(diào)用指令用于實(shí)現(xiàn)程序與程序之間的轉(zhuǎn)移，而轉(zhuǎn)移指令一般只用于實(shí)現(xiàn)同一程序內(nèi)的轉(zhuǎn)移。此外，子程序調(diào)用指令還可以進(jìn)行嵌套調(diào)用，即可調(diào)用別的子程序，還可以實(shí)現(xiàn)遞歸調(diào)用，即直接或間接自己調(diào)用自己。而轉(zhuǎn)移指令不能做到這些。6.1.8處理器控制指令處理器控制指令是直接控制CPU實(shí)現(xiàn)某種功能的指令。包括狀態(tài)標(biāo)志位的操作指令、停機(jī)指令、等待指令、空操作指令、封鎖總線指令等。第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式指令格式是指一條指令由什么樣的代碼組成，應(yīng)該包含哪些內(nèi)容。計(jì)算機(jī)的指令格式與機(jī)器的字長(zhǎng)、存儲(chǔ)器的容量及指令的功能都有很大的關(guān)系。從便于程序設(shè)計(jì)、增加基本操作并行性、提高指令功能的角度來(lái)看，指令中應(yīng)包含多種信息。但在有些指令中，由于部分信息可能無(wú)用，這將浪費(fèi)指令所占的存儲(chǔ)空間，并增加了訪存次數(shù)，也許反而會(huì)影響速度。為了指出數(shù)據(jù)的來(lái)源、操作結(jié)果的去向及所執(zhí)行的操作，一條指令必須包含操作碼和地址碼兩部分內(nèi)容，其中操作碼規(guī)定了操作的類(lèi)型，地址碼規(guī)定了要操作的數(shù)據(jù)所存放的地址，以及操作結(jié)果的存放地址，如下所示。6.2.1指令信息1．指令字長(zhǎng)度指令字長(zhǎng)度是指一條指令字中包含的二進(jìn)制代碼的位數(shù)，它等于操作碼長(zhǎng)度加上地址碼長(zhǎng)度。機(jī)器字長(zhǎng)是指計(jì)算機(jī)能直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算精度。指令字長(zhǎng)度與機(jī)器字長(zhǎng)沒(méi)有固定的關(guān)系，二者可以相等，也可以不等。通常指令字長(zhǎng)度等于機(jī)器字長(zhǎng)度的指令，稱(chēng)為單字長(zhǎng)指令；指令字長(zhǎng)度等于半個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)度的指令，稱(chēng)為半字長(zhǎng)指令；指令字長(zhǎng)度等于兩個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)度的指令，稱(chēng)為雙字長(zhǎng)指令；指令字長(zhǎng)度大于兩個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)度的指令，稱(chēng)為多字長(zhǎng)指令。操作碼地址碼第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式2．操作碼操作碼具體規(guī)定了操作的性質(zhì)及功能，指定了相應(yīng)的硬件要完成的操作。指令不同，操作碼的編碼也不同。操作碼要占用一定的指令字長(zhǎng)，其位數(shù)取決于指令系統(tǒng)的規(guī)模。指令操作碼的長(zhǎng)度確定了指令系統(tǒng)中完成不同操作的指令條數(shù)，操作碼位數(shù)越多，所能表示的操作種類(lèi)就越多。若某機(jī)器的操作碼長(zhǎng)度為n位，則它最多只能編制2n條不同的指令。指令操作碼通常有兩種編碼格式：固定格式和可變格式。(1)固定格式操作碼的長(zhǎng)度是固定的，且集中放在指令字的某一個(gè)字段中。這種格式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，減少指令的譯碼時(shí)間。缺點(diǎn)是操作碼的平均長(zhǎng)度長(zhǎng)，需要指令字長(zhǎng)較大。一般在字長(zhǎng)較長(zhǎng)的大中型機(jī)以及超級(jí)小型機(jī)上使用。(2)可變格式操作碼的長(zhǎng)度可變，且分散地放在指令字的不同字段中。這種格式的優(yōu)點(diǎn)是可壓縮操作碼的平均長(zhǎng)度。缺點(diǎn)是控制器的設(shè)計(jì)相對(duì)較為復(fù)雜，指令的譯碼時(shí)間也較長(zhǎng)。一般在字長(zhǎng)較短的微小型機(jī)上廣為采用。第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式如某機(jī)器的指令長(zhǎng)度為16位，以4位為1個(gè)字段，分成4個(gè)字段，一個(gè)4位的操作碼字段，3個(gè)4位的地址碼字段，其指令格式為：其中4位基本操作碼可有16種編碼，可以表示16條三地址指令。假如，我們用可變格式編碼，要表示15條三地址指令，15條二地址指令，15條一地址指令和16條零地址指令，共表示61條指令，則可以進(jìn)行如下安排：l）三地址指令15條：其操作碼由4位基本操作碼的0000～1110給出，剩下的一個(gè)編碼1111用于把操作碼擴(kuò)展到A1字段。2）二地址指令15條：操作碼擴(kuò)展到A1字段，則操作碼有8位，可從11110000～11111111，用11110000～11111110作為15條二地址指令的操作碼，剩下的一個(gè)編碼11111111用于把操作碼擴(kuò)展到A2字段。第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式3．地址碼地址碼用來(lái)指明指令操作的對(duì)象在什么位置，一般可以包含以下內(nèi)容：(1)操作數(shù)地址：明確指出要操作的操作數(shù)存放在哪里，以便CPU可以通過(guò)這個(gè)地址取得操作數(shù)。操作數(shù)地址可以有兩個(gè)，即可以有兩個(gè)操作數(shù)，其地址分別用A1和A2來(lái)表示。(2)操作結(jié)果的存放地址：指明對(duì)操作數(shù)的處理結(jié)果的存儲(chǔ)地址，用A3表示。(3)下一條要執(zhí)行的指令的地址：用A4表示。在一般情況下，程序是順序執(zhí)行的，下一條要執(zhí)行的指令的地址就由程序計(jì)數(shù)器（ProgramCounter，PC）給出，當(dāng)遇到轉(zhuǎn)移指令及調(diào)用子程序等程序轉(zhuǎn)移時(shí)，下一條要執(zhí)行的指令的地址應(yīng)該由指令指明。并不是所有指令都必須包含地址碼，如果地址碼信息在指令中顯式地給出，則稱(chēng)為顯地址指令，反之稱(chēng)為隱地址指令。第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式指令格式指令中所包含的地址碼信息并不總是相同的，根據(jù)地址碼所給出的地址的個(gè)數(shù)，可以把指令格式分成零地址指令、一地址指令、二地址指令、三地址指令和多地址指令。1．零地址指令零地址指令只有操作碼而無(wú)操作數(shù)，通常也叫無(wú)操作數(shù)指令。其格式為：其中，OPCode表示操作碼。只有操作碼的指令可能有兩種情況：(1)不需要操作數(shù)的控制類(lèi)指令，如空操作指令、停機(jī)指令、等待指令等。(2)隱含操作數(shù)的指令，如堆棧結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算指令，其所需的操作數(shù)是隱含在堆棧中的，由堆棧指針SP指出，操作結(jié)果仍然放回堆棧中。又如Intel8086/8088中的字符串處理指令，源操作數(shù)和目的操作數(shù)分別隱含在源變址寄存器SI和目的變址寄存器DI所指定的存儲(chǔ)單元中。OPCode第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式2．一地址指令一地址指令只包含一個(gè)操作數(shù)的地址，通常也叫單操作數(shù)指令，其指令格式為：其中，OPCode表示操作碼，A表示操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址或寄存器名。一地址指令也有兩種情況：(1)這個(gè)地址既是操作數(shù)的地址，又是操作結(jié)果的地址。如加1指令、減1指令、移位指令等均可采用這種格式。這類(lèi)指令的操作原理是對(duì)地址碼中所指定的操作數(shù)進(jìn)行操作后，把操作結(jié)果又送回該地址中。(2)地址碼所指定的操作數(shù)是源操作數(shù)，而目的操作數(shù)則隱含在累加器中，操作結(jié)果也存回累加器。如以Z-80、Intel8086/8088等微處理器為核心的8位、16位微型計(jì)算機(jī)的算術(shù)邏輯運(yùn)算指令大都采用這種格式。OPCodeA第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式3．二地址指令二地址指令一般是運(yùn)算類(lèi)指令，又稱(chēng)雙操作數(shù)指令。指令中顯式地給出參加運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)地址，其格式為：其中，OPCode表示操作碼，A1表示源操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址或寄存器名，A2表示目的操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址或寄存器名。這類(lèi)指令是最常用的指令格式。操作后，其操作結(jié)果存放在A2所指定的地址中。OPCodeA1A2第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式4．三地址指令三地址指令中包含三個(gè)操作數(shù)地址，其中前兩個(gè)為源操作數(shù)地址，第三個(gè)為目的操作數(shù)地址，其指令格式為：其中，OPCode表示操作碼，A1表示第一個(gè)操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址或寄存器名，A2表示第二個(gè)操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址或寄存器名，A3表示操作結(jié)果的存儲(chǔ)地址。操作后A1、A2中的操作數(shù)均保持原來(lái)的數(shù)據(jù)，操作結(jié)果存放在A3所指定的地址中。由于多了一個(gè)地址，造成指令碼較長(zhǎng)，既耗費(fèi)存儲(chǔ)空間，又增加取指令時(shí)間，因此這類(lèi)指令一般應(yīng)用于運(yùn)算能力較強(qiáng)、內(nèi)存空間較大的大、中型機(jī)中。OPCodeA1A2A3第二十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.2指令格式5．多地址指令這類(lèi)指令有三個(gè)以上操作數(shù)地址，指令碼長(zhǎng)，在某些性能較好的大、中型機(jī)以及高檔小型機(jī)中采用。如字符串處理指令、向量、矩陣運(yùn)算指令等。應(yīng)該說(shuō)明的是，以上所述5種指令格式，并非所有的計(jì)算機(jī)都具有的，一般來(lái)說(shuō)，零地址指令、一地址指令和二地址指令的指令碼較短，具有所需存儲(chǔ)空間少，執(zhí)行速度快，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的微、小型機(jī)所采用；在字長(zhǎng)較長(zhǎng)、功能較強(qiáng)的大、中型機(jī)中除采用零地址指令、一地址指令和二地址指令外，也使用三地址指令和多地址指令，如CDCSTAR－100機(jī)的矩陣運(yùn)算指令就有7個(gè)地址字段。第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式所謂尋址就是尋找操作數(shù)或信息的地址，尋址技術(shù)就是指令按什么方式尋找到所需的操作數(shù)或信息，而尋址方式就是產(chǎn)生訪問(wèn)主存的實(shí)際地址的方法。尋址方式與計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，從指令的執(zhí)行角度，可以將尋址方式分為指令的尋址方式和操作數(shù)的尋址方式兩種。6.3.1指令的尋址形成指令地址的方式稱(chēng)為指令的尋址方式。實(shí)際上指令的尋址是在程序執(zhí)行的過(guò)程中在主存中找到將要執(zhí)行的指令地址的過(guò)程。指令的尋址方式包括順序?qū)ぶ泛吞S尋址兩種。1．順序?qū)ぶ贩绞匠绦蛑械闹噶钔ǔＪ且来未娣旁谥鞔嬷?，?dāng)執(zhí)行程序時(shí)，首先把程序的首地址賦予程序計(jì)數(shù)器PC，然后根據(jù)PC內(nèi)容從內(nèi)存中取出指令，當(dāng)指令穩(wěn)定到達(dá)指令寄存器后，PC內(nèi)容自動(dòng)加1（對(duì)單字長(zhǎng)指令而言），以便指向下一條指令。當(dāng)?shù)谝粭l指令執(zhí)行完后，再根據(jù)PC的值從內(nèi)存中取出第二條指令，PC再自動(dòng)加1，如此反復(fù)，直到程序執(zhí)行完畢，這種方式稱(chēng)為指令的順序?qū)ぶ贰ｍ樞驅(qū)ぶ愤^(guò)程如圖6-5所示。第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式圖6-5順序?qū)ぶ愤^(guò)程第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式2．跳轉(zhuǎn)尋址方式若在內(nèi)存中取出的指令是轉(zhuǎn)移指令或轉(zhuǎn)子指令，則下一條指令就不能順序執(zhí)行了，需要根據(jù)本條指令給出的下一條指令地址修改程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容，以按照轉(zhuǎn)移指令或轉(zhuǎn)子指令中給出的新的指令地址去執(zhí)行，這種方式稱(chēng)為跳轉(zhuǎn)尋址方式。轉(zhuǎn)移指令或轉(zhuǎn)子指令的執(zhí)行即賦予PC新指令地址。采用跳轉(zhuǎn)尋址方式，可以實(shí)現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移或構(gòu)成循環(huán)，從而能縮短程序長(zhǎng)度，或?qū)⒛承┏绦蜃鳛楣渤绦蛞?。指令系統(tǒng)中的各種有條件或無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，就是為了實(shí)現(xiàn)指令的跳轉(zhuǎn)尋址而設(shè)置的。跳轉(zhuǎn)尋址過(guò)程如圖6-6所示。第二十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式圖6-6跳轉(zhuǎn)尋址過(guò)程第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式6.3.2操作數(shù)的尋址尋找操作數(shù)有效地址的方法，稱(chēng)為操作數(shù)的尋址方式，通常所講的尋址方式就是指操作數(shù)的尋址方式。指令中操作數(shù)的地址是由形式地址和尋址方式特征位等組合而成的，因此一般來(lái)說(shuō)指令中所給出的地址并非操作數(shù)的有效地址。操作數(shù)的有效地址用EA表示，尋址就是把操作數(shù)的形式地址轉(zhuǎn)換為有效地址EA。不同的計(jì)算機(jī)有不同的尋址方式，這里介紹大多數(shù)機(jī)器都具有的基本尋址方式。1．隱含尋址方式隱含尋址方式是指操作數(shù)隱含在CPU的某個(gè)通用寄存器或內(nèi)存的某指定單元中，指令中不直接給出操作數(shù)或操作數(shù)地址。該方式的優(yōu)點(diǎn)是可以縮短指令的長(zhǎng)度，因此隱含尋址方式是在字長(zhǎng)較短的微、小型機(jī)上普遍采用的尋址方式。如在Intel8086／8088中，乘法指令為MULOPRMUL是操作碼，表示乘法；OPR是乘數(shù)，而被乘數(shù)則隱含在累加器AX（16位乘法）或AL（8位乘法）中。第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式2．立即數(shù)尋址方式操作數(shù)由指令的地址碼直接給出的尋址方式稱(chēng)為立即數(shù)尋址方式。在這種尋址方式中，當(dāng)取出指令時(shí)，操作碼和操作數(shù)同時(shí)被取出，不必再去訪問(wèn)存儲(chǔ)器，因此這類(lèi)尋址方式的指令執(zhí)行速度較快。但是，由于操作數(shù)是指令的一部分，因此操作數(shù)不能修改。另外在大多數(shù)指令系統(tǒng)中地址碼的長(zhǎng)度與字長(zhǎng)度相比是較短的，所以操作數(shù)的大小受地址長(zhǎng)度的限制。這種尋址方式適用于操作數(shù)固定的情況，通常用于給某一個(gè)寄存器或存儲(chǔ)器單元賦初值或提供一個(gè)常數(shù)等。例如,Intel8086／8088的傳送指令：MOVAX，imm由立即數(shù)imm直接給出的操作數(shù)傳送到累加器AX中。3．直接尋址方式指令的地址碼部分給出的不是操作數(shù)，而是操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址即有效地址，根據(jù)該地址就可以直接讀取操作數(shù)，這種尋址方式稱(chēng)為直接尋址方式。直接尋址方式的尋址過(guò)程如圖6-7所示。第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式圖6-7直接尋址過(guò)程其中，X為直接尋址方式的代碼說(shuō)明。這種尋址方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀，便于硬件實(shí)現(xiàn)，指令執(zhí)行只需要一次存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間且不需要任何地址計(jì)算，因此速度較快。但是由于操作數(shù)的地址是指令的一部分，不能修改，因此只能用于訪問(wèn)固定存儲(chǔ)器單元的指令。例如：Intel8086／8088的傳送指令：MOVAX，［address］源操作數(shù)放在直接地址address所指定的存儲(chǔ)器單元中。即有效地址為：EA＝address第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式4．寄存器尋址方式當(dāng)操作數(shù)不放在內(nèi)存而是放在CPU的通用寄存器中時(shí)，可以采用寄存器尋址方式。應(yīng)用該種尋址方式指令的地址碼部分給出的是存放操作數(shù)的某一通用寄存器名稱(chēng)而不是內(nèi)存的地址單元號(hào)。寄存器尋址方式的尋址過(guò)程如圖6-8所示。其中，X為寄存器尋址方式的代碼說(shuō)明。其有效地址為：EA＝R這種尋址方式的地址碼較短，而且從寄存器中存取數(shù)據(jù)比從存儲(chǔ)器中存取數(shù)據(jù)快得多，故這種尋址方式可以縮短指令的長(zhǎng)度，節(jié)省存儲(chǔ)空間，提高指令的執(zhí)行速度，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。但應(yīng)用這種尋址方式操作數(shù)必須事先由主存取出裝入寄存器。如果操作數(shù)經(jīng)過(guò)一次操作后又送回主存，則由寄存器暫存這些內(nèi)容實(shí)際上是一種浪費(fèi)。然而如果暫存在寄存器中的操作數(shù)能夠?yàn)槎鄠€(gè)操作使用，則寄存器尋址方式不失為提高指令執(zhí)行速度的上佳選擇。第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式5．間接尋址方式指令的地址碼部分給出的不是操作數(shù)，也不是操作數(shù)的地址，而是操作數(shù)地址的地址，即指示一個(gè)存儲(chǔ)器地址，在該地址中存放操作數(shù)的地址，這種尋址方式稱(chēng)為間接尋址方式，簡(jiǎn)稱(chēng)間址。間接尋址方式的尋址過(guò)程如圖6-9所示。其中，X為間接尋址方式的代碼說(shuō)明。其有效地址為：EA＝（A0）＝A1由于直接尋址的尋址范圍有限，間接尋址就成為擴(kuò)展地址空間的有效方法。在多數(shù)計(jì)算機(jī)中，只允許一次間址，即最多訪問(wèn)存儲(chǔ)器兩次，一次讀操作數(shù)的地址，另一次讀操作數(shù)。有的計(jì)算機(jī)允許多次間址，如美國(guó)DG公司的MV系列計(jì)算機(jī)。多次間址需要多次訪問(wèn)存儲(chǔ)器，這就降低了指令的執(zhí)行速度。第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式6．寄存器間接尋址方式指令的地址碼部分給出的是寄存器名，寄存器中存放了操作數(shù)的地址，這種尋址方稱(chēng)為寄存器間接尋址方式。寄存器間接尋址方式的尋址過(guò)程如圖6-10所示。其中，X為寄存器間接尋址方式的代碼說(shuō)明。其有效地址為：EA＝（R）例如：Intel8086／8088中的指令：MOVAL，［BX］其中的源操作數(shù)就是寄存器間接尋址方式。指令執(zhí)行的結(jié)果在AL中存放的不是BX中的內(nèi)容，而是將BX中的內(nèi)容作為地址的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。這種尋址方式只需一次訪問(wèn)存儲(chǔ)器，可以提高指令的執(zhí)行速度，在大多數(shù)計(jì)算機(jī)中被廣泛采用。第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式7．相對(duì)尋址方式把程序計(jì)數(shù)器PC的當(dāng)前內(nèi)容與指令地址碼部分給出的形式地址（經(jīng)常是偏移量）之和作為操作數(shù)有效地址的尋址方式稱(chēng)為相對(duì)尋址。程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容就是當(dāng)前指令的地址。這種尋址方式實(shí)際上是用程序計(jì)數(shù)器作為變址寄存器使用的一種特殊的變址尋址方式，因而也稱(chēng)程序計(jì)數(shù)器尋址。相對(duì)尋址過(guò)程如圖6-11所示。其中，X為相對(duì)尋址方式的代碼說(shuō)明，K為指令寄存器內(nèi)容，即指令地址，A為偏移量。這類(lèi)尋址方式的尋址過(guò)程是，指令地址K與指令地址碼部分給出的地址A相加，得到操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的實(shí)際地址。其有效地址為：EA＝（PC）十A這種尋址方式的特點(diǎn)是，操作數(shù)的存儲(chǔ)地址是不固定的，它隨指令地址（程序計(jì)數(shù)器值）的變化而改變；程序員無(wú)需用指令的絕對(duì)地址編程，可以把程序放在內(nèi)存的任何地方；位移量可正可負(fù)，通常用補(bǔ)碼表示。第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式8．基址寄存器尋址方式在這種尋址方式中，把主存的整個(gè)存儲(chǔ)空間分成若干段，段的首地址存放于基址寄存器中，段內(nèi)位移量由指令直接給出。操作數(shù)在存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)地址就等于基址寄存器RB的內(nèi)容（即段首地址）與段內(nèi)位移量A之和。其有效地址為EA＝（RB）+A基址尋址技術(shù)原先用于大、中型機(jī)中，現(xiàn)已被移植到微、小型機(jī)上。該種尋址方式必須在CPU中設(shè)置基址寄存器。這種尋址方式的優(yōu)點(diǎn)是可以擴(kuò)大尋址能力?；芳拇嫫鞯奈粩?shù)可以設(shè)置得比較長(zhǎng)，因此可以在較大的存儲(chǔ)空間中尋址。另外，基址寄存器尋址方式比較靈活，通過(guò)修改基址寄存器的內(nèi)容就可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器的任一單元。第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式9．變址尋址方式變址尋址方式與基址尋址方式計(jì)算有效地址的方法很相似，應(yīng)用變址尋址方式的指令地址碼中給出某個(gè)變址寄存器名稱(chēng)，該寄存器存儲(chǔ)的內(nèi)容為某存儲(chǔ)器單元地址。所謂變址寄存器是通用寄存器中的某些寄存器。以變址寄存器中的內(nèi)容為基址，加上指令地址碼部分給出的偏移量之和作為操作數(shù)的有效地址的尋址方式稱(chēng)為變址尋址方式。變址尋址過(guò)程如圖6-12所示。其中，X為變址尋址方式的代碼說(shuō)明，K為變址寄存器內(nèi)容，A為偏移量。這類(lèi)指令的尋址過(guò)程是，指令地址碼部分給出的地址A（通常是偏移量）和指定的變址寄存器R的內(nèi)容K（通常是首地址）通過(guò)地址加法器相加，即得到操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)地址。其有效地址為：EA＝（R）+A這類(lèi)指令通常用于字符串處理、向量運(yùn)算等成批數(shù)據(jù)處理中。例如，Intel8086／8088中的傳送指令：MOVAX，address［BX］該條指令中的源操作數(shù)的尋址方式為變址方式，源操作數(shù)的地址是BX寄存器的內(nèi)容與address之和。使用變址尋址方式的目的不在于擴(kuò)大尋址空間，而在于實(shí)現(xiàn)程序塊的規(guī)律性變化。第三十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式10．塊尋址方式塊尋址方式經(jīng)常用在輸入輸出指令中，以實(shí)現(xiàn)外存儲(chǔ)器或外圍設(shè)備同內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)塊傳送。塊尋址方式在內(nèi)存中還可用于數(shù)據(jù)塊搬移。塊尋址，通常在指令中指出數(shù)據(jù)塊的起始地址（首地址）和數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度（字?jǐn)?shù)或字節(jié)數(shù)）。如果數(shù)據(jù)塊是定長(zhǎng)的，只需在指令中指出數(shù)據(jù)塊的首地址；如果數(shù)據(jù)塊是變長(zhǎng)的，可用三種方法指出它的長(zhǎng)度：(1)指令中劃出字段指出長(zhǎng)度；(2)指令格式中指出數(shù)據(jù)塊的首地址與末地址；(3)由塊結(jié)束字符指出數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度。塊尋址的指令格式如下：操作碼首地址標(biāo)志位末地址第三十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.3尋址方式11．段尋址方式微型機(jī)中采用了段尋址方式，它是為擴(kuò)大尋址范圍而采用的技術(shù)。例如在Intel8086/8088系統(tǒng)中，處理器為16位，其地址Reg也是16位，直接尋址范圍只有64KB。然而采用段尋址方式，由段寄存器提供16位段地址，與其他某寄存器提供的16位偏移地址共同形成20位物理地址，使得處理器直接尋址可達(dá)1MB。在形成20位物理地址時(shí)，段寄存器中的16位數(shù)會(huì)自動(dòng)左移4位，然后與16位偏移量相加，即可形成所需的內(nèi)存地址。這種尋址方式的實(shí)質(zhì)還是基址尋址。段尋址的有效地址形成過(guò)程如圖6-13所示。第三十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.4指令的執(zhí)行6.4.1指令的執(zhí)行過(guò)程每條指令的執(zhí)行過(guò)程，大致可以分為三步：即取指令、分析指令和執(zhí)行指令，分別稱(chēng)為取指、分析和執(zhí)行。1．有關(guān)指令周期的概念(1)指令周期指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。也就是從取指令開(kāi)始到執(zhí)行完這條指令為止的全部時(shí)間。一個(gè)指令周期由若干個(gè)機(jī)器周期組成。(2)機(jī)器周期機(jī)器周期也叫CPU周期。是指CPU訪問(wèn)一次主存或輸入輸出端口所需要的時(shí)間。一個(gè)機(jī)器周期由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。(3)時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期是CPU處理操作的最小時(shí)間單位，也叫T周期、T狀態(tài)。(4)取指和取指周期從主存儲(chǔ)器中讀出指令，稱(chēng)為“取指”，讀出一條指令所需的時(shí)間稱(chēng)為“取指周期”。同一機(jī)器的所有指令的取指周期都相同。一般計(jì)算機(jī)的取指周期是一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。(5)執(zhí)行指令和執(zhí)行時(shí)間取指操作后實(shí)現(xiàn)指令功能的全過(guò)程稱(chēng)為“執(zhí)行指令”，執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間為“執(zhí)行時(shí)間”。指令不同其執(zhí)行時(shí)間也不同，一般一條指令的執(zhí)行時(shí)間需要若干個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。取指周期和執(zhí)行時(shí)間之和稱(chēng)為指令周期，即從取指開(kāi)始到指令執(zhí)行結(jié)束所需的總時(shí)間。第四十頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.4指令的執(zhí)行2．指令執(zhí)行過(guò)程分析(1)數(shù)據(jù)傳送指令指令形式：MOVR1，R2 解釋?zhuān)涸撝噶钍前言醇拇嫫鞯膬?nèi)容傳送到目的寄存器之中。操作過(guò)程：該指令執(zhí)行的三個(gè)過(guò)程——取指、分析、執(zhí)行分別如下。1）取指要執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送指令MOVR1，R2時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容為這條指令在主存中的地址，把該地址值裝入地址寄存器MAR，再送地址總線，然后由地址總線尋找該地址所在的主存單元，讀出該指令的指令代碼，經(jīng)數(shù)據(jù)總線輸入CPU中的指令寄存器IR。2）分析（指令譯碼）指令的操作碼經(jīng)指令譯碼器譯碼后，識(shí)別出這是一條從源寄存器到目的寄存器的寄存器傳送指令，R1，R2所對(duì)應(yīng)的地址碼經(jīng)各目的地址譯碼器譯碼，分別選中源寄存器R1和目的寄存器R2。在指令譯碼的同時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容加1，以指向下一條指令，保證程序的順序執(zhí)行。3）執(zhí)行根據(jù)指令譯碼的結(jié)果，以及所選中的源寄存器和目的寄存器，控制器發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，有序地開(kāi)啟三態(tài)門(mén)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送操作。該指令執(zhí)行完，又按新的PC值進(jìn)入下一條指令的取指操作。第四十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.4指令的執(zhí)行(2)加法指令指令形式：ADDEA解釋?zhuān)涸撝噶钪付ㄒ粋€(gè)操作數(shù)是累加器AC中的值，EA為存放另一個(gè)操作數(shù)的主存單元有效地址，指令的功能是把累加器AC和有效地址為EA的主存單元的內(nèi)容相加，其和送回到累加器AC中。即實(shí)現(xiàn)（AC）+（EA）→AC。操作過(guò)程：該指令執(zhí)行的三個(gè)過(guò)程是：1）取指把程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容（指令地址）裝入地址寄存器MAR，送到地址總線，然后由地址總線選中該地址所在的主存單元，取出該指令的指令代碼，經(jīng)數(shù)據(jù)總線輸入CPU中的指令寄存器IR。2）分析（指今譯碼）指令的操作碼經(jīng)指令譯碼器譯碼后，識(shí)別出這是一條累加器AC與主存單元相加的加法指令，存放在指令寄存器IR中的數(shù)據(jù)地址EA輸出到地址總線，地址總線根據(jù)地址EA在加法指令控制下從主存單元讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)，送上數(shù)據(jù)總線并裝入CPU中的暫存寄存器TR。在指令譯碼的同時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容加1，產(chǎn)生下一條指令地址。3）執(zhí)行累加器AC中的數(shù)據(jù)和暫存寄存器TR中的數(shù)據(jù)送入算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU進(jìn)行加法操作，操作后的兩數(shù)之和由ALU輸出，經(jīng)數(shù)據(jù)總線輸入累加器AC。該指令操作結(jié)束。該指令執(zhí)行完，又按新的PC值進(jìn)入下一條指令的指令周期。第四十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日6.4指令的執(zhí)行(3)轉(zhuǎn)移指令指令形式：JMPEA解釋?zhuān)涸撝噶钍菬o(wú)條件轉(zhuǎn)移到以EA為轉(zhuǎn)移地址的轉(zhuǎn)移指令。操作過(guò)程：該指令執(zhí)行的三個(gè)過(guò)程是：1）取指把程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容（指令地址）裝入地址寄存器MAR，送到地址總線，然后由地址總線選中該地址所在的主存單元，取出該指令的指令代碼，經(jīng)數(shù)據(jù)總線輸入CPU中的指令寄存器IR。2）分析（指令譯碼）指令的操作碼經(jīng)指令譯碼器譯碼后，識(shí)別出這是一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令。在指令譯碼的同時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容加1，產(chǎn)生下一條指令地址。3）執(zhí)行識(shí)別出這是一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令后，即把指令中的地址碼部分——轉(zhuǎn)移地址EA送上數(shù)據(jù)總線，再裝入程序計(jì)數(shù)器PC，至此，無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行結(jié)