版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
第4章揩金系疙
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(lèi)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(xí)題
2012年6月8日星期五2
考研計(jì)算機(jī)統(tǒng)考大綱要求
二)”指令落式
1.指令的基本格式
2.定長(zhǎng)操作碼指令格式
3.擴(kuò)展操作碼指令格式
(二)指令的尋址方式
1.有效地址的概念
2.數(shù)據(jù)尋址和指令尋址
3.常見(jiàn)尋址方式
(三)CISC和RISC的基本概念
2012年6月8日星期五3
4.1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(duì)指令系統(tǒng)性能的要求
?4.1.3低級(jí)語(yǔ)言與硬件結(jié)構(gòu)的關(guān)系
2012年6月8日星期五4
4.1.1指令系統(tǒng)的發(fā)展
?程序一一用于解決實(shí)際問(wèn)題的一系列的指令;
?指令一一使計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令;
?從組成的層次結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),計(jì)算機(jī)的指令可分為如下3類(lèi):
。微指令:微程序級(jí)的命令,它屬于硬件;
。機(jī)器指令(指令):可完成一個(gè)獨(dú)立的算術(shù)或邏輯運(yùn)算;
。宏指令:由若干條機(jī)器指令組成的軟件指令,它屬于軟件;
?指令系統(tǒng):一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合。
O直接影響機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)、以及機(jī)器的適用范圍。
2012年6月8日星期五5
計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程
?50年代
。只有定點(diǎn)加減、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)移等十幾至幾十
條指令。
?60年代后期
。增加了乘除運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算、十進(jìn)制運(yùn)算、字符串處理等
指令,指令數(shù)目多達(dá)一二百條,尋址方式也趨多樣化。
O出現(xiàn)了系列計(jì)算機(jī)。
?70年代末期
O復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(CISC)、精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(RISC)
2012年6月8日星期五6
系列計(jì)算機(jī)
?基本指令系統(tǒng)、基本體系結(jié)構(gòu)相同的一系列計(jì)算機(jī);
。但具體的器件、結(jié)構(gòu)和性能都不會(huì)完全相同;
O一般,新機(jī)種在各方面要優(yōu)于舊機(jī)種。
?一個(gè)系列往往有多種型號(hào),各型號(hào)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)是
向下兼容的。
O新機(jī)種的指令系統(tǒng)包含舊機(jī)種的全部指令;
。如Pentium系列PC機(jī)。
2012年6月8日星期五7
CISC
?CISC(complexinstructionsetcomputer)
。采用復(fù)雜的的指令系統(tǒng),來(lái)達(dá)到增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的功能、提
高機(jī)器速度的目的。
?特點(diǎn):
1.指令系統(tǒng)復(fù)雜龐大,指令數(shù)目多;
2.指令格式多,字長(zhǎng)不固定,多種尋址方式;
3■可訪存指令不受限制;
4.各種指令的執(zhí)行時(shí)間相差很大;
5.大都采用微程序控制器;
2012年6月8日星期五8
RISC
?RISC(Reducedinstructionsetcomputer)
。從簡(jiǎn)化指令系統(tǒng)和優(yōu)化硬件設(shè)計(jì)的角度來(lái)提高系統(tǒng)的性能
與速度。
?RISC指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn):
1.選取使用頻率高的簡(jiǎn)單指令;
2.指令長(zhǎng)度固定,指令格式少,尋址方式種類(lèi)少;
3,采用流水線技術(shù);
4,使用較多的通用寄存器,減少訪存;
5.控制器以組合邏輯控制為主;
6.采用優(yōu)化編譯技術(shù);
2012年6月8日星期五9
判斷以下有關(guān)CISC和RISC的描述的正誤
A.采用RISC技術(shù)后,計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)又回復(fù)到早期比
較簡(jiǎn)單的情況;X
B.為了實(shí)現(xiàn)兼容,新設(shè)計(jì)的RISC,是從原來(lái)CISC系統(tǒng)
的指令系統(tǒng)中挑選一部分實(shí)現(xiàn)的;4
C.RISC的主要目的是減少指令;X
D.RISC設(shè)有乘、除法指令和浮點(diǎn)運(yùn)算指令;X
2012年6月8日星期五10
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(jì)算機(jī)的基本功能,它的設(shè)計(jì)直接關(guān)系
到計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和用戶的需要。
?一個(gè)完善的指令系統(tǒng)應(yīng)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(yùn)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(xué)易記;
O兼容性
?同一系列的低檔計(jì)算機(jī)的程序能夠在新的高檔計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
2012年6月8日星期五11
指令系統(tǒng)的規(guī)整性要求
?規(guī)整性包括對(duì)稱(chēng)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(duì)稱(chēng)性
O所有的指令都可使用各種尋址方式;
?勻齊性
O一種操作性質(zhì)的指令可以支持各種數(shù)據(jù)類(lèi)型;
?指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性
。指令長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有一定的關(guān)系,以方便處理和
存??;
2012年6月8日星期五12
4.1.3低級(jí)語(yǔ)言與硬件結(jié)構(gòu)的關(guān)系
?低級(jí)施?語(yǔ)言、匯編語(yǔ)
。面向機(jī)器的語(yǔ)言,和具體機(jī)器的指令系統(tǒng)密切相關(guān)。
?高級(jí)語(yǔ)言與低級(jí)語(yǔ)言的比較如P105表4.1
言
言
級(jí)
級(jí)
語(yǔ)
比較內(nèi)容語(yǔ)
貝有
有
通用算法
少
較
(1)較多
語(yǔ)言規(guī)則要
要
(2)不
硬件知識(shí)
立
(3)獨(dú)
不
獨(dú)
立
2對(duì)機(jī)器獨(dú)立的程度
易
難
3編制程序的難易程度
長(zhǎng)
短
較
4編制程序所需時(shí)間
較
長(zhǎng)
短
5程序執(zhí)行時(shí)間
多
少
6的要求
UUIJ十一JUI生力J_1_L~
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(zhǎng)度
?4.2.4指令助記符
?4.2.5指令格式舉例
2012年6月8日星期五14
指令的一般格式
?指令字(簡(jiǎn)稱(chēng)指令)
。表示一條指令的機(jī)器字。
?指令格式
。指令字用二進(jìn)制代碼表示的結(jié)構(gòu)形式,由操作碼字段和地
址碼字段組成。
操作碼字段OP地址碼字段A
。操作碼字段:表征指令的操作特性與功能;
O地址碼字段:通常指定參與操作的操作數(shù)的地址。
2012年6月8日星期五15
4.2.1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(lèi)型:/操作碼字段為4位,
則指令系統(tǒng)中的指令
。固定長(zhǎng)度的操作碼
數(shù)目為24=16條。
?特征:所有指令長(zhǎng)度均相同。v---------------------
?優(yōu)點(diǎn):控制簡(jiǎn)單,速度快,適用于指令條數(shù)不多的場(chǎng)合。
??勺冮L(zhǎng)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(kuò)展技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展;
?優(yōu)點(diǎn):充分利用軟硬件資源,適用于大規(guī)模的指令系統(tǒng)。
2012年6月8日星期五16
422地址碼(1/2)
?一條指令格式中有幾個(gè)地址碼字段,就稱(chēng)為是幾地址指令;
■零地址指令OP
①無(wú)任何操作數(shù)運(yùn)算,如NOP、HALT等指令。
②單操作數(shù)運(yùn)算:隱含一個(gè)操作數(shù),如Acc°』如CBW指令
OP(Acc)Acc
?一地址指令|OPAl
①單操作數(shù)運(yùn)算:OP(A1)A1如INC指令
②雙操作數(shù)運(yùn)算:隱含一個(gè)操作數(shù),如Acc
(Acc)OP(A1)-?Acc/A1一=!如MUL指令
2012年6月8日星期五17
422地址碼(2/2)
?兩地址指令OPA1A2
功能:(A1)OP(A2)今A1一^如ADD、XOR等指令'
?三地址指令OPA1A2A3
功能:(A1)OP(A2)A3
?多地址指令(如四地址)
。這類(lèi)指令功能強(qiáng),一般用高檔小型機(jī)或中大型機(jī),用于實(shí)
現(xiàn)成批數(shù)據(jù)處理,字符串處理、向量或矩陣運(yùn)算指令等。
2012年6月8日星期五18
兩地址指令的分類(lèi)一---------根據(jù)操作數(shù)的物
[理位置分。
?存儲(chǔ)器?存儲(chǔ)器(SS)型指令I(lǐng)。。IA1IA2
OA1.A2均為存儲(chǔ)單元;
O這類(lèi)指令從4^<—―V—
?寄存孥*哪種類(lèi)型指令執(zhí)行速度
較快,哪種指令較慢?
OAK
為什么?
。這類(lèi)小AT
?寄存器■存福膜一
OA1.A2中一個(gè)為寄存器,一個(gè)為存儲(chǔ)單元;
。執(zhí)行此類(lèi)指令時(shí),既要訪問(wèn)內(nèi)存單元,又要訪問(wèn)寄存器。
2012年6月8日星期五19
指令的操作碼擴(kuò)展技術(shù)(補(bǔ)充)
?一個(gè)指令系統(tǒng)中OPA1A2A3
。若操作碼長(zhǎng)度固定OPA1A2無(wú)用
且指令格式不同;OPA1無(wú)用無(wú)用
。指令格式如右:OP無(wú)用無(wú)用無(wú)用
。操作碼字段長(zhǎng)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(fèi);
?操作碼擴(kuò)展
O對(duì)于不需要某個(gè)地址碼的指令,把它們的操作碼擴(kuò)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(zhǎng)度的情況
下擴(kuò)展操作碼的長(zhǎng)度。
2012年6月8日星期五20
操作碼擴(kuò)展舉例(1/3)
設(shè)某指令長(zhǎng)16位,包括4位基本操作碼字段和3個(gè)4位地址碼
OPA1A2A3
①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。
②若三地址指令需15條—?
兩地址指令需15條|應(yīng)如何安排?
單地址指令需15條j
零地址指令需16條—1
。可使用操作碼擴(kuò)展技術(shù),縮短固定操作碼長(zhǎng)度;
2012年6月8日星期五21
操作碼擴(kuò)展舉例(2/3)
4位操作碼;°°呷A1A2A3
15條三地址指令
.mniA2A2
如果采用操作碼擴(kuò)展方法能否設(shè)計(jì)一
8位操作彳個(gè)具有三地址指令15條,雙地址指令令
12條,單地址指令31條以及零地址指
12位操作《W令
令16條的指令系統(tǒng)?
1111111111110000
16位操作碼H6條零地址指令
1111111111111111
2012年6月8日星期五此指令系統(tǒng)共具有61條指令22
操作碼擴(kuò)展舉例(3/3)
0000!A1A2A3
4位操作碼H5條三地址指令
A1A2A3
TlTfoobblA1A2
8位操作碼斗2條二地址指令
11111011:A1A2
wTiiob-obooA1
>32條一地址指令
12位操作碼■■■■■■
111111011111A1
1111111000000000
16位操作碼16條零地址指令
1111111000001111
此指令系統(tǒng)共具有75條指令
2012年6月8日星期五23
【例】某機(jī)指令字長(zhǎng)32位,一個(gè)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(kuò)展操作碼的方式來(lái)設(shè)計(jì)指令,已知雙地址碼指
令K條,單地址碼指令L條,問(wèn)零地址碼指令有多少條?
?雙地址碼指令OP(8位)A1(12位)A2(12位)
。操作碼長(zhǎng)度為(32-12x2)=8位;
?單地址碼指令OP(8位)擴(kuò)展操作碼(12位)A2(12位)
。操作碼長(zhǎng)度為(32-12)=20位;
O操作碼的可擴(kuò)展位為20-8=12位。
?零地址碼指令OP(8位)擴(kuò)展操作碼(12位)擴(kuò)展操作碼(12位)
。操作碼長(zhǎng)度為32位
O操作碼的可擴(kuò)展位為32-20=12位。
2012年6月8日星期五24
【例】某機(jī)指令字長(zhǎng)32位,一個(gè)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(kuò)展操作碼的方式來(lái)設(shè)計(jì)指令,已知雙地址碼指
令K條,單地址碼指令L條,問(wèn)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:
O雙地址碼指令最多有28條;
。可用于擴(kuò)展單地址碼指令的編碼有(28-K)個(gè);
?單地址碼指令最多有(28—K)X212條:
。可用于擴(kuò)展零地址碼指令的編碼有[(28-K)x2僅_L]個(gè);
?因此,零地址碼指令最多有[(28—K)X212—L]X212條。
2012年6月8日星期五25
4.2.3指令字長(zhǎng)度
?機(jī)器字長(zhǎng)
。運(yùn)算器一次能處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。
。機(jī)器指令的長(zhǎng)度直接決定著CPU運(yùn)算的精度和直接尋址能
力的大??;
?指令字長(zhǎng)
。一個(gè)指令字中包含二進(jìn)制代碼的位數(shù);
。指令字長(zhǎng)由操作碼長(zhǎng)度、操作數(shù)長(zhǎng)度和個(gè)數(shù)共同決定。
?指令有半字長(zhǎng)、單字長(zhǎng)、雙字長(zhǎng)、多字長(zhǎng)等不同的長(zhǎng)度類(lèi)型;
?指令系統(tǒng)可分為等長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)、變長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)兩種。
2012年6月8日星期五26
4.2.4指令助記符
?指令助記符
。使用3~4個(gè)英文縮寫(xiě)字母來(lái)表示的指令操作碼。
?在不同的計(jì)算機(jī)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(jī)器內(nèi)部保存的還是二進(jìn)制代碼形式的機(jī)器指令;
?由匯編或編譯程序,將助記符翻譯成機(jī)器代碼。
2012年6月8日星期五27
4.2.5指令格式舉例(1/2)
P110【例1】
某16位系統(tǒng)中,指令格式如下所示,其中0P為操作碼,試分
析指令格式的特點(diǎn)。
15987430
OP—源寄存器目的寄存器
①指令字長(zhǎng)為單字長(zhǎng),操作數(shù)的數(shù)目為兩個(gè)。單字長(zhǎng)二
地址指令
②該指令格式的指令最多可有」也條。
③根據(jù)此二地址指令的操作數(shù)位置來(lái)看,屬于RR型指令。
ORS型、RR型、SS型
④這種指令結(jié)構(gòu)常用于算術(shù)邏輯運(yùn)算類(lèi)指令。
2012年6月8日星期五28
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,0P為操作碼字段,試分
析指令格式特點(diǎn)。
1510987430
OP—源寄存器變址寄存器
位移量(16位)
①指令字長(zhǎng)為雙字長(zhǎng),操作數(shù)的數(shù)目為二個(gè)。雙字長(zhǎng)二
地址指令
②操作碼字段OP為6位,可以指定一64種操作。
③一個(gè)操作數(shù)在源寄存器,該類(lèi)寄存器共16個(gè),另一個(gè)操作
數(shù)在存儲(chǔ)器中,所以該類(lèi)指令是儂型指令。
。存儲(chǔ)單元中數(shù)據(jù)由變址寄存器和位移量共同決定其地址;
2012年6月8日星期五29
4.3操作數(shù)類(lèi)型
?機(jī)器指令對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作,數(shù)據(jù)通常分為以下四類(lèi):
。地址數(shù)據(jù)
?無(wú)符號(hào)整數(shù),通過(guò)某種運(yùn)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(diǎn)整數(shù)、小數(shù);浮點(diǎn)數(shù);壓縮十進(jìn)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(jìn)制位組成,每位的值可以是1或0。
2012年6月8日星期五30
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
2012年6月8日星期五31
4.4.1指令的尋址方式
1.順序?qū)ぶ贩绞?/p>
。當(dāng)程序按順序執(zhí)行時(shí)的指令尋址方式;
。必須用程序計(jì)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(jì)數(shù)器又稱(chēng)指令指針寄存器;
2.跳躍尋址方式
O當(dāng)程序轉(zhuǎn)移執(zhí)行時(shí)的指令尋址方式;
。程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容由本條指令給出,而不是順序改變。
2012年6月8日星期五32
指令的尋址演示動(dòng)畫(huà)演示:4?1.swf
指令地址指令指令的尋址方式
+1LDA1000
ADD1001順序?qū)ぶ?/p>
DEC1200順序?qū)ぶ?/p>
JMP7順序?qū)ぶ?/p>
LDA2000
5SUB2001
6INC
7STA2500跳躍尋址
8LDA1100順序?qū)ぶ?/p>
9
2012年6月8日星期五33
4.3.2操作數(shù)的尋址方式
動(dòng)畫(huà)演示:
?一種單地址碼指令的結(jié)構(gòu)如下圖:42swf
操作碼OP變址X間址I形式地址A
尋址特征位
。將指令中的形式地址A變換成操作數(shù)有效地址的過(guò)程,
稱(chēng)為尋址過(guò)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;
2012年6月8日星期五34
隱含尋址
?操作1?癥隱含品操作碼中;7
裝空征主存I-
~~[Ice
——>A操作數(shù)
另一個(gè)操作數(shù)匚二1kL
隱含在ACC中\(zhòng)ALu/
盅
■如8086的MUL指令L—
O被乘數(shù)隱含在AX(16位)或AL(8位)中;
?指令字中少了一個(gè)地址字段,可縮短指令字長(zhǎng);
2012年6月8日星期五35
立即尋址
?形式地址A就是操作數(shù);
立即尋址特征
OP#A
立即數(shù)可正可負(fù),補(bǔ)碼表示
?優(yōu)點(diǎn):
O指令執(zhí)行階段不需要訪存,速度快;
?缺點(diǎn):
。形式地址A字段的位數(shù)限制了立即數(shù)的范圍。
2012年6月8日星期五36
直接尋址
?有效地址由形式地址字段A直接給出;
OEA=A
?特點(diǎn)
。執(zhí)行階段訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器;
OA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);
2012年6月8日星期五37
間接尋址
?有效地址由形式地址字段A間接提供,EA=(A)
O可用尋址特制I字段區(qū)分直接尋址和間接尋址方式;
2012年6月8日星期五38
寄存器尋址
尋址特征
?形式地址字段A為寄存器編號(hào)
OEA=R/
?特點(diǎn)
。執(zhí)行階段不訪存,只訪問(wèn)寄
存器,執(zhí)行速度快
。寄存器個(gè)數(shù)有限,可縮短指
令字長(zhǎng)
寄存器組
2012年6月8日星期五39
寄存器間接尋址
尋址特征
IOP主存
A(RZ)
?形式地址字段A用于指
出存放有效地址的寄存
器編號(hào);
OEA=(R/)
》操作數(shù)
?特點(diǎn):
。執(zhí)行階段訪存;
。便于編制循環(huán)程序
2012年6月8日星期五40
偏移尋址
?直接尋址和寄存器間接尋址方式的結(jié)合
尋址特征
?有效日
Ro作基址寄存器
OA吳
OR可匚7
Ko
?常用r口
KI
。相又:
?I&-1
O基址寸拉:匚A二(舉如0TA,MT|-7M
。變址尋址:EA=A+(變址R),變址R+19變址R
2012年6月8日星期五41
4.4.3尋址方式舉例
P118【例3】
一種二地址RS型指令的結(jié)構(gòu)如下所示:
6位4位1位2位16位
OP—通用寄存器間址標(biāo)志I尋址模式X偏移量D
通過(guò)I,X,D的組合,請(qǐng)寫(xiě)出下表所示的六種尋址方式的名稱(chēng)。
IX有效地址E的算法說(shuō)明尋址方式
000E=D直接尋址
001E=(PC)+DPC位程序計(jì)數(shù)器相對(duì)尋址
010E=(R2)+DR2為變址寄存器變址尋址
111E=(R3)寄存器間接尋址
100E=(D)間接尋址
011E=(Rl)+DR1為基址寄存器基址尋址
2012年6月8日星期五42
P118【例4】
某16位機(jī)的指令格式和尋址方式如下所示,設(shè)該機(jī)有兩個(gè)20位
基址寄存器,四個(gè)16位變址寄存器,十六個(gè)16位通用寄存器,
指令格式中S(源),D(目標(biāo))指通用寄存器,M指主存單元。
操作碼對(duì)應(yīng)機(jī)器碼:傳送指令MOV90AH、寫(xiě)數(shù)指令
STOfIBH、讀數(shù)指令LADf3CH。
I0VS,D
STOS,I
OP-—-—--—-—--—-—-目標(biāo)LADD,|
20位地址
(1)分析三種指令的指令格式與尋址方式特點(diǎn)。
1510987430
0P—目標(biāo)源■OVS,D
1510987430
0P基址源變址
STOS,I
位移量
1510987430
OP|-----------|目標(biāo)
LADD,|
20位地址
?第一種指令是單字長(zhǎng)二地址指令,RR型;
?第二種指令是雙字長(zhǎng)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(zhǎng)二地址指令,RS型,其中R由目標(biāo)寄存
器決定,S由20位地址(直接尋址)決定。
2012年6月8日星期五44
(2)CPU完成哪一種操作所花時(shí)間最短?哪一種
操作所花時(shí)間最長(zhǎng)?第二種指令的執(zhí)行時(shí)間
有時(shí)會(huì)等于第三種指令的執(zhí)行時(shí)間嗎?
?第一種指令所花時(shí)間最短;
。是RR型指令,不需要訪問(wèn)存儲(chǔ)器。
?第二種指令所花時(shí)間最長(zhǎng);
ORS型指令,需要訪問(wèn)存儲(chǔ)器,同時(shí)要進(jìn)行尋址方式的
變換運(yùn)算(基址或變址),這也需要時(shí)間。
?第二種指令的執(zhí)行時(shí)間不會(huì)等于第三種指令
。第三種指令雖然也訪問(wèn)存儲(chǔ)器,但節(jié)省了求有效地址
運(yùn)算的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。
2012年6月8日星期五45
(3)下列情況下每個(gè)十六進(jìn)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?
MOV^OOIOIO,ST0^011011,LAD^111100
e(F0F1)H(3CD2)H11110000111100010011110011010010
。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(hào)寄存器。
0(2856)140010100001010110
。指令代表MOV指令,編碼正確,含義是把6號(hào)源寄存器的內(nèi)容
傳送至5號(hào)目標(biāo)寄存器。
e(6FD6)H0010101111010110
。單字長(zhǎng)指令,一定是MOV指令,但編碼錯(cuò)誤,可改為2BD6H。
O(1C2)H0010100011000010
。單字長(zhǎng)指令,代表MOV指令,但編碼錯(cuò)誤,可改為28c2H。
2012年6月8日星期五46
4.5典型指令
?4.5.1指令的分類(lèi)(了解)?4.5.2基本指令系統(tǒng)(略)
1.數(shù)據(jù)傳送指令?4.5.3精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)(略)
2.算術(shù)運(yùn)算指令
3.邏輯運(yùn)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(quán)指令
8.其他指令
2012年6月8日星期五47
本章綜合舉例1
設(shè)某機(jī)字長(zhǎng)16位,直接尋址空間為128字,變址時(shí)的位移量
為-64~+63,16個(gè)通用寄存器都可以作為變址寄存器,請(qǐng)?jiān)O(shè)
計(jì)一套指令系統(tǒng),滿足下列尋址類(lèi)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。
2012年6月8日星期五48
指令分析(1/2)
?直接尋址的二地址指令3條:
操作碼OP直接地址1直接地址2
[2位)[7位][7位
。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:
操作碼OP變址寄存器偏移量
[5位][4位][7位
。這6條指令的操作碼為:11000-11101
2012年6月8日星期五49
指令分析(2/2)
?寄存器尋址的二地址指令8條:
操作碼OP寄存器1寄存器2
18位)|4位)(4位)
。這8條指令的操作碼為11110000*11110111;
?直接尋址的一地址指令12條:
操作碼OP直接地址1
[9位][7位]
。這12條指令的操作碼為:111110000~111111011
?零地址指令32條:操作碼OP|16位
O這32條指令的操C:
1111111000000000*1111111000011111
2012年6月8日星期五50
本章綜合舉例2
某計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)線和地址線均是8根,有一條相對(duì)尋址的無(wú)條件
轉(zhuǎn)移指令存于內(nèi)存的20H單元中,指令給出的偏移量是15H,
設(shè)該指令占用2個(gè)字節(jié),請(qǐng)計(jì)算:
(1)取該條指令時(shí)PC的內(nèi)容。
(2)該指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)PC的內(nèi)容。
解答:
(1)取指令時(shí),PC的內(nèi)容為20H。
(2)#^i^iik=PC+2+D=20H+2+15H=37H
該條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)PC的內(nèi)容是37H。
2012年6月8日星期五51
本章綜合舉例3
某指令系統(tǒng)指令字長(zhǎng)為20位,具有雙操作數(shù)、單操作數(shù)和無(wú)操
作數(shù)3中指令格式,每個(gè)操作數(shù)地址規(guī)定用6位表示,當(dāng)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(shí),
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(kuò)展技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì),雙操作數(shù)指令最多2必1條,單操
作數(shù)指令最多63條,因此無(wú)操作數(shù)指令條數(shù)的最大值為64條。
00000000XXXXXXXXXXXX1口
11111110XXXXXXXXXXXXJ雙操作數(shù)255條
11111111000000XXXXXX]
11111111111110XXXXXXj單操作數(shù)63條
11111111111111000000]
11111111111111111111F零操作數(shù)64條
2012年6月8日星期五52
本章綜合舉例4
某機(jī)器字長(zhǎng)為16位,主存容量是64K字,采用單字長(zhǎng)單地址指令,
共有54條指令。試采用直接、立即、變址、相對(duì)四種尋址方式設(shè)
計(jì)指令格式。
解答:OP(6位)X(2位)D(8位)
054條指令,故操作碼需要6位。因?yàn)樗姆N尋址方式,所以尋址
特征位取2位,余下的8位作為形式地址D。其指令格式為
。尋址模式X定義如下:
x=oo直接尋址有效地址E=D(256個(gè)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=ll相對(duì)尋址看效地址£=(PC)+D(64K)
其中R為變址寄存器(16位)、PC為程序計(jì)數(shù)器(16位)。
相對(duì)尋址和變址尋址中,D可正可負(fù)。
2012年6月8日星期五53
09年考研真題(1/2)
16.某機(jī)器字長(zhǎng)16位,主存按字節(jié)編址,轉(zhuǎn)移指令采用相對(duì)尋
址,由兩個(gè)字節(jié)組成,第一字節(jié)為操作碼字段,第二字節(jié)
為相對(duì)位移量字段。
假定取指令時(shí),每取一個(gè)字節(jié)PC自動(dòng)加1。若某轉(zhuǎn)移指令
所在主存地址為2000H,相對(duì)位移量字段的內(nèi)容為06H,
則該轉(zhuǎn)移指令成功轉(zhuǎn)以后的目標(biāo)地址宏()
A.2006HB.2007HC.2008HD.2009H
2012年6月8日星期五54
09年考研真題(2/2)
億下列關(guān)于RISC的敘述中,錯(cuò)誤的是(A)
A.RISC普遍采用微程序控制器
B.RISC大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成
C.RISC的內(nèi)部通用寄存器數(shù)量相對(duì)CISC多
D.RISC的指令數(shù)、尋址方式和指令格式種類(lèi)相對(duì)CISC少
2012年6月8日星期五5
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 環(huán)保課件教學(xué)課件
- 橋梁架設(shè)合同模板
- 定制木材購(gòu)買(mǎi)合同模板
- 鄧州個(gè)人售房合同模板
- 干制蔬菜收購(gòu)合同模板
- 《軸對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象》軸對(duì)稱(chēng)
- 非標(biāo)設(shè)備加工合同模板
- 高中公寓陪讀合同模板
- 木炭廠收購(gòu)木材合同模板
- 2024年檔案知識(shí)競(jìng)賽試題及答案
- 2024年山東地區(qū)光明電力服務(wù)公司第二批招聘高頻難、易錯(cuò)點(diǎn)500題模擬試題附帶答案詳解
- DB34T 3730-2020 耕地?fù)p毀程度鑒定技術(shù)規(guī)范
- 2024年新人教道德與法治一年級(jí)上冊(cè)全冊(cè)課件(新版教材)
- 請(qǐng)款單模板(范本)
- 2024高校大學(xué)《輔導(dǎo)員》招聘考試題庫(kù)(含答案)
- 管道保溫體積面積計(jì)算公式
- 2024年江西省“振興杯”工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)操作員競(jìng)賽考試題庫(kù)(含答案)
- 2024-2030年扭力工具行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀供需分析及重點(diǎn)企業(yè)投資評(píng)估規(guī)劃分析研究報(bào)告
- Unit3SportsandFitnessReadingforwriting教學(xué)設(shè)計(jì)2023-2024學(xué)年人教版高中英語(yǔ)必修第一冊(cè)
- 100以?xún)?nèi)兩位數(shù)進(jìn)位加法退位減法計(jì)算題-(直接打印版)
- 第五單元 跟作家學(xué)寫(xiě)作 把事情寫(xiě)清楚 單元任務(wù)群整體 教學(xué)設(shè)計(jì) -2024-2025學(xué)年語(yǔ)文四年級(jí)上冊(cè)統(tǒng)編版
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論