机组指令系统
指令系统（计算机硬件系统）
指令系统是指令集体系结构（ISA）最核心部分
与机器语言有关
ISA
ISA定义软件和硬件接口
规定内容
指令格式，数据类型和格式，操作数存放方式，程序可访问寄存器个数，位数和编号，存储空间大小和编址方式，寻址方式，指令执行过程控制方式
指令
基本格式
指令长度
指令包含二进制代码位数
指令长度和机器字长没有固定关系
指令长度等于机器字长指令为单字长指令
指令长度等于两个机器字长指令为双字长指令
指令长度等于半个机器字长指令为半字长指令
定长指令字结构
若所有指令长度相等
执行速度快，控制简单
变长指令字结构
指令字长一般是字节整数倍
指令格式
1.零地址指令
1.不需要操作数指令，如空操作，停机，关中断
2.堆栈操作
2.一地址指令
1.只有目的操作数的单操作数指令
2.隐含约定目标地址的双操作数指令
3.二地址指令
4.三地址指令
5.四地址指令
扩展操作码指令格式
注意
1.不允许短码是长码前缀
2.各指令操作码不能重复
指令操作类型
数据传送
寄存器之间传送（MOV）
内存单元读数据到CPU寄存器（LOAD）
CPU寄存器写数据到内存单元（STORE）
算数和逻辑运算
寻址的是操作数
移位操作
算数移位，逻辑移位，循环移位
转移操作
寻址的是下次欲执行地址
无条件转移（JMP）：在任何情况下都执行转移操作
条件转移（BRANCH）：仅在特定条件满足才执行转移操作
调用（CALL）
返回（RET）
陷阱（TRAP）
调用和转移区别
调用指令必须保存下一条指令地址（返回地址），字程序执行结束，根据返回到主程序继续执行
转移指令不返回执行
程序控制类型
用于改变程序执行顺序，并使程序具有测试，分析，判断和循环执行能力
无条件转移
有条件转移
子程序调用
返回指令
循环指令
指令的寻址方式
寻找指令和有效地址方式
分为指令寻址和数据寻址
（A）为地址为A数值，A可以是寄存器编号，也可以是内存地址
对应（A）是寄存器数值，或相应内存单元数值
指令寻址
顺序寻址
通过PC加一（1个指令字长），自动形成下一个指令地址
跳跃寻址
不由PC给出
跳跃可能受到状态寄存器和操作数控制
分为绝对地址和相对地址
跳跃结果是当前修改PC值，下一条指令仍然由PC给出
数据寻址
数据寻址方式
隐含寻址
指令中隐含操作数地址
ACC（规定累加器）为隐含寻址
优点
缩短指令字长
缺点
需要增加存储操作数或隐含地址硬件
立即寻址
指令地址字段指出不是操作数地址，而是操作数本身（立即数），采用补码表示
优点
执行阶段不访问主存，执行时间最短
缺点
位数限制立即数范围
直接寻址
优点
简单，仅访问一次主存，不需要计算操作数地址
缺点
A的位数决定寻址范围，操作数地址不易修改
间接寻址
相对于直接寻址而言
优点
可扩大寻址范围
便于编制程序（间接寻址方便子程序返回）
缺点
需要多次访存，访存速度慢
寄存器寻址
优点
不访问主存，只访问寄存器，因寄存器数量小，指令字短，所以执行速度快，支持向量/矩阵计算。
缺点
寄存器数量有限，寄存器贵
寄存器间接寻址
特点
比间接寻址速度快
指令执行阶段需要访问主存（操作数在主存）
相对寻址
PC加上指令格式中的形式格式A后形成有效地址，即EA=（PC）+A
A可正可负，补码表示
优点
操作数地址不固定，随PC值变化而变化，便于程序浮动
因此广泛应用用转移指令
注意
对于JMP A
CPU从存储器取出一字节，自动执行（PC）+1=PC
若转移地址为X，占2B，取出该指令后，PC加2，即（PC）=X+2
执行完该指令后，自动跳转到X+2+A地址继续执行
基址寻址
基址寄存器（专业寄存器或通用寄存器）内容加上形式地址
基址寄存器
面向操作系统，其内容由操作系统或管理程序确定
执行过程中，基址寄存器内容不变（基地址），形式地址可变（偏移量）
通用寄存器为基址寄存器，由用户决定哪个寄存器作为基址寄存器，但其内容由操作系统决定
优点
扩大寻址范围
有利于多道程序设计，可用于编制浮动程序
偏移量位数短
变址寻址
IX变址寄存器（专用），也可用通用寄存器作为变址寄存器
变址寄存器
面向用户
内容可由用户改变（作为偏移量），形式地址A不变（作为基地址）
优点
扩大寻址范围
适合编制循环程序
基址地址和变址寻址区别
基址寻址
面向系统，主要为多道程序或数据分配存储空间
基址寄存器内容通常由操作系统或管理程序确定
程序执行过程中其值不可变 ，指令字A可变
变址寻址
面向用户
用于处理数组问题
内容由用户设定
程序执行过程中其值可变 ，指令字A不可变
堆栈寻址
存储器（专业寄存器）特定的按后进先出（LIFO）原则管理存储区
存储区中读写单元地址是特定寄存器给出，该寄存器叫堆栈指针（SP）
堆栈
分为软堆栈或硬堆栈
原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_73376914/article/details/145179630
免责声明：本站文章内容转载自网络资源，如本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网（zxcms.com）！