计算机组成原理 [袁春风]chap5教材.pdfVIP

第5章 指令系统 南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风 1 第5章 指令系统 机器指令特征 操作数类型和存储方式 操作类型 汇编语言 地址码编码(寻址方式) 操作码编码 指令集的设计 指令格式举例 南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风 2 指令系统的位置 指令系统处在软件和硬件交界面上，能同时被硬件 设计者和系统程序员看到。从设计者角度看，指令 系统为CPU提供了功能需求；从系统程序员角度来看， 指令系统提供的功能就是他所能使用的全部功能。 南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风 3 5.1 机器指令特征 1. 一条指令须包含的信息 一条指令必须明显或隐含地包含以下信息： 操作码：指定操作类型 (操作码长度：固定／可变) 源操作数参照：一个或多个源操作数所在的地址 (操作数来源：主(虚)存/ 寄存器/I/O 端口/ 指令本身） 结果值参照：产生的结果存放何处 (结果地址：主(虚)存/ 寄存器/I/O 端口) 下一条指令地址：下条指令存放何处 ( 下条指令地址 ：主(虚)存) (正常情况隐含在PC 中，改变顺序时由指令给出） 南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风 4 5.1 机器指令特征 2. 地址码字段的个数 据上述分析知,一条指令包含１个操作码和多个地址码 操作码 地址码 零地址指令 (1) 无需操作数　如：空操作／停机等 (2) 所需操作数为默认的　如：堆栈／累加器等 形式： OP 一地址指令 其地址既是操作数的地址，也是结果的地址 (1) 单目运算　如：取反／取负等 (2) 另一操作数为默认的　如：累加器等 形式： OP A1 南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风 5 5.1 机器指令特征 2. 地址码字段的个数(续) 据上述分析知,一条指令包含１个操作码和多个地址码 操作码 地址码 二地址指令（最常用） 分别存放双目运算中两个操作数，并将其中一个地址作为结 果的地址。 形式： OP A1 A2 三地址指令 分别作为双目运算中两个源操作数的地址和一个结果的地址。 形式： OP A1 A2 A3 多地址指令 大中型机中用于成批数据处理的指令,如:向量/ 矩阵等 南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风 6 5.1 机器指令特征 3 指令格式 指令格式的选择应遵循的几条基本原则： 应尽量短 要有足够的操作码位数 指令字长应是字节的整数倍 合理地选择地址字段的个数 与指令集设计相关的重要方面 操作码的全部组成：操作码个数/种类/ 复杂度 数据类型：对哪几种数据类型完成操作 指令格式：指令长度/ 地址码个数/ 各字段长度 寄存器：寄存器的个数/ 功能/ 长度 寻址方式：操作数地址的指定方式 南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风