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第4 章 指令系统 4.1 指令系统的发展与性能 4.2 指令格式 4.3 寻址方式 4.4 指令系统的的分类与基本指令 4.5 精简指令系统计算机和复杂指令系统 计算机 4.1 指令系统的发展与性能  指令就是要计算机执行某种操作的命令，因又 称为机器指令。  指令系统是计算机系统性能的集中体现，是软 件与硬件的界面。  4.1.1 指令系统的发展  一台计算机中所有机器指令的集合，称为这 台计算机的指令系统。指令系统是表征一台计 算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直 接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到 系统软件，影响到机器的适用范围。 4.1.2 指令系统的性能  一个完善的指令系统应该具备下面几个方面的性 能。  1. 完备性  完备性是指用汇编语言编写各种程序时，指令系 统直接提供的指令足够使用，而不必用软件来实 现。  2. 高效性  高效性是指利用该指令系统所编写的程序能够 高效率地运行。高效率主要表现在程序占据存储 空间小、执行速度快。 3. 规整性 规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令 格式和数据格式的一致性。对称性是指：在指 令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等 对待，所有的指令都可使用各种寻址方式。匀 齐性是指：一种操作性质的指令可以支持各种 数据类型。 4.兼容性 系列机各机种之间具有相同的基本结构和共 同的基本指令集，因而指令系统是兼容的，即 各机种上基本软件可以通用。但由于不同机种 推出的时间不同，只能做到 “向上兼容” 。 4.1.3 计算机语言与硬件结构的 关系 汇编语言和用高级语言有各自的特点。 汇编语言与硬件的关系密切，编写程序 紧凑、占内存小、速度快，特别适合于 编写经常与硬件打交道的系统软件；而 高级语言不涉及机器的硬件结构，通用 性强、编写程序容易，特别适合于编写 与硬件没有直接关系的应用软件。 4.2 指令格式 4.2.1 指令操作码与地址码 4.2.2 指令字长度与扩展方法 4.2.3 指令格式举例 一所谓指令格式是指一条指令由什么样的代码组成。 一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意 义的二进制代码，指令的基本格式如下： 操作码字段 地址码字段 其中操作码字段指明了指令的操作性质及功能， 地址码则给出了操作数或操作数的地址。 4.2.1 操作码 操作码部分指出了计算机要执行什么性质的操作， 如进行加法、减法、取数、存数等。 计算机要为每条指令分配一个确定的操作码。不 同的指令，用不同的编码来表示，每一个编码表 示一条指令。 每个操作码代表的功能均由CPU上相应的电路来 实现，因此机器就能执行操作码所要表示的操作。 操作码的长度n （即操作码的位数）决定了指令系 统中完成不同操作的指令条数，如某机器的操作 码长度为n，则不同指令的条数最多为2n 。n越大， 则指令条数越多，功能越强，指令系统的规模也 就越大。 目前在指令操作码设计上主要采用以下两 种编码方式 1. 固定长度操作码 操作码的长度是固定的，且集中放在 指令字的一个字段中，指令的其余部分全 部用于地址码。例如IBM370机和VAX-11系 列机，操作码的长度均为8位，可表示256 种不同的操作。 2. 可变长度操作码 4.2.2 地址码 地址码用于指定操作数和存放运算结果的地址， 通常称为操作数。操作数可以是一个直接的数或者 是一个数据所在的地址，它以空格与操作码分开。 1.零地址指令 格式： OP 2.一地址指令 格式： OP A 给出一个地址，该地址既是操作数的地址，又是操作 数结果的地址。 3.二地址指令 格式： OP A1 A2 它有两个地址码A1和A2 ，分别指明参与操作数在内存中或运算器中通用寄存器 的地址，其中地址D1兼作存放