chap5 指令系统－2.pptVIP

教学过程 5.1 指令系统的发展 5.2 指令格式 5.3 寻址方式 5.4 指令类型 5.5 指令系统的设计技术 5.6 指令系统举例 本章小结 作业 6.5 指令系统举例 一、Pentium 指令系统 二、模型机上8位字长的指令系统设计 一、Pentium 指令系统 1、指令类型 （1）算术逻辑操作指令 （2）串操作/转移控制指令 （3）标志控制/高级语言支持指令 （4）数据传送指令 （5）系统控制/段寄存器操作指令 （6）保护/CACHE管理指令 2、Pentium 的指令格式 二、模型机上8位字长的指令系统设计 1、模型机指令格式 2、模型机寻址方式 3、模型机指令系统设计 1、模型机指令格式 格式1：一般指令格式 格式2：带寻址方式码的指令格式 OP1：第一指令操作码， 2位，是带寻址方式码的 指令（4条）的特征位。 MOD：寻址方式码，2位，用于对4种寻址方式的编码，至于4种寻址方式的定义，可以自行设计，例如：可设计为直接、间接、变址、相对寻址。 OP2：第二指令操作码，2位，是4条带寻址方式码的指令本身的编码。 DR：同格式一。 ADDR/DISP/X：指令的第二个字，为寻址方式中所用到的直接/间接地址ADDR，或者是相对寻址的偏移量DISP，或者是变址寻址的形式地址X 格式3：三字指令 格式3：操作码扩展指令格式 OP——指令操作码，4位，是单寄存器地址指令（16条）的操作码，可通过I7 I6为11方式实现散转。 2、模型机寻址方式 模型机的指令系统，可实现：寄存器直接、寄存器间接、直接、间接、相对、变址、立即数7种基本寻址方式。 对于其中相对复杂的寻址方式（直接、间接、相对、变址），可以由指令中的MOD字段来定义。 简单的寻址方式可以直接由指令操作码指定。 注意：任何一种寻址方式，均可以直接由指令操作码隐含指定。 用户也可以根据需要，自行设计一些特殊的寻址方式，例如相对SR的偏移量寻址方法，即EA=（SR）+ADDR。 带寻址方式MOD的指令格式（格式2） 对于指令格式2，假设定义： MOD=00：直接寻址，则有效地址EA=ADDR，操作数=（ADDR）； MOD=01：间接寻址，则有效地址EA=（ADDR），操作数=（（ADDR））； MOD=10：变址寻址，则有效地址EA=（SI）+X，操作数=（（SI）+X）；其中SI为变址寄存器，隐含为R2； MOD=11：相对寻址，则有效地址EA=（PC）+DISP，操作数=（（PC）+DISP）； 3、模型机指令系统设计 指令设计原则 指令的格式必须按照规定的格式设计，即操作码OP、源寄存器号SR、目的寄存器号DR必须按格式规定固定长度和位置，若按照格式2设计指令，则操作码OP分为两段。 寻址方式的设计，可以根据需要，或由MOD字段定义，或由操作码隐含指定。 指令类型及功能的设计，只需满足程序设计的要求和需求即可。 指令操作码的分配设计，要注意规整性。 模型机指令设计举例1 模型机指令设计举例2 指令系统1举例 不用专门的MOD字段指出寻址方式，寻址方式由指令码定义。 4. IN Rd,[Addr]; (Port Addr)?Rd 指令系统2举例 共有12条指令，分为： 5条双寄存器算术逻辑运算类指令 3条单寄存器指令 4条存储器访问类指令 2条I/O指令 2条过程控制类指令 程序设计 5条双寄存器算术逻辑运算类指令 格式： 操作码及功能： 3条单寄存器指令 格式： 操作码及功能： 4条存储器访问类指令 格式： 操作码及功能： SI隐含为R2 2条I/O指令 格式： 操作码及功能： 2条过程控制类指令 格式： CALL ADDR (PC) →(SP), (SP)－1→SP，ADDR→PC （补）机器语言、汇编语言和高级语言 汇编语言主要存在如下三个缺陷： （1）汇编语言的基本操作简单(主要是简单的算术/逻辑运算、数据传送和转移)，描述问题的能力差，用它编写程序工作量大，源程序较长。 （2）用汇编语言编写的程序与问题的描述相差甚远，其可读性仍然不好。 （3）汇编语言依赖于计算机的硬件结构和指令系统，而不同的机器有不同的结构和指令，因而用它编写的程序不能在其他类型的机器上运行，可移植性差。 高级语言与计算机的硬件结构及指令系统无关，表达方式比较接近于自然语言，描述问题的能力强，通用性、可读性和可维护性都很好。此外，用高级语言编写程序，无需考虑机器的字长、寄存器、状态、寻址方式和内存单元地址等。 高级语言在编写程序方面比汇编语言优越得多，但并不是完美无缺的，它也存在着如下两个缺陷： （1）用高级语言编写的程序，必须翻译成机器语言才能执行，这一工作通常是由计算机执行编译程序（Compiler）来完