第3章 指令系统（终）.pptVIP

中国计算机学会“21世纪大学本科计算机专业系列教材”计算机组成原理 蒋本珊 编著 第3章指令系统 本章学习内容 3.1 指令格式 3.2 寻址技术 3.3 堆栈与堆栈操作 3.4 指令类型 本章学习要求 理解：指令的基本格式以及不同地址码（3、2、1、0地址）的双操作数指令的区别 理解：规整型指令和非规整型指令的特点 掌握：扩展操作码的方法 理解：编址单位和指令中地址码的位数与主存容量、最小寻址单位的关系 掌握：基本的数据寻址方式和有效地址EA的计算方法 掌握：自底向上的存储器堆栈的概念及堆栈的进、出栈操作 理解：常用指令的特点 3.1 指令格式 一台计算机指令格式的选择和确定要涉及多方面的因素，如指令长度、地址码结构以及操作码结构等，是一个很复杂的问题，它与计算机系统结构、数据表示方法、指令功能设计等都密切相关。 3.1.1 机器指令的基本格式 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。 1.四地址指令 (A1)OP(A2)→A3 A4＝下条将要执行指令的地址 其中：Ai表示地址，(Ai)表示存放于该地址中的内容。 2.三地址指令 (A1)OP(A2)→A3 (PC)+1→PC（隐含） 执行一条三地址的双操作数运算指令，至少需要访问4次主存。第一次取指令本身，第二次取被操作数，第三次取操作数，第四次保存运算结果。 3.二地址指令 (A1)OP(A2)→A1 (PC)+1→PC（隐含） 其中：A1为目的操作数地址，A2为源操作数地址。 二地址指令执行之后，目的操作数地址中原存的内容已被破坏了。 执行一条二地址的双操作数运算指令，同样至少需要访问4次主存。 4.一地址指令 (Acc)OP(A1)→Acc (PC)+1→PC（隐含） 执行一条一地址的双操作数运算指令，只需要访问两次主存。第一次取指令本身，第二次取操作数。被操作数和运算结果都放在累加寄存器中，所以读取和存入都不需要访问主存。 5.零地址指令 零地址的算逻类指令是用在堆栈计算机中的，堆栈计算机没有一般计算机中必备的通用寄存器，因此堆栈就成为提供操作数和保存运算结果的唯一场所。通常，参加算逻运算的两个操作数隐含地从堆栈顶部弹出，送到运算器中进行运算，运算的结果再隐含地压入堆栈。有关堆栈的概念将在稍后讨论。 不同地址数指令的特点和适用场合 对于同一个问题，用三地址指令编写的程序最短，但指令长度最长，而用二、一、零地址指令来编写程序，程序的长度一个比一个长，但指令的长度一个比一个短。 3.2 寻址技术 所谓寻址，指的是寻找操作数的地址或下一条将要执行的指令地址。寻址技术包括编址方式和寻址方式。 2.堆栈操作指令 堆栈指令实际上是一种特殊的数据传送指令，分为进栈（PUSH）和出栈（POP）两种，在程序中它们往往是成对出现的。 如果堆栈是主存的一个特定区域，那么对堆栈的操作也就是对存储器的操作。 3.数据交换指令 前述的传送都是单方向的。然而，数据传送也可以是双方向的，即将源操作数与目的操作数（一个字节或一个字）相互交换位置。 1.一般传送指令 一般传送指令具有数据复制的性质，即数据从源地址传送到目的地址，而源地址中的内容保持不变。一般传送类指令常用助记符MOV表示，根据数据传送的源和目的的不同，又可分为： ⑴ 主存单元之间的传送。 ⑵ 从主存单元传送到寄存器。在有些计算机中，该指令用助记符LOAD表示。 ⑶ 从寄存器传送到主存单元。在有些计算机里，该指令用助记符STORE表示。 ⑷ 寄存器之间的传送。 3.4.1 数据传送类指令 寄存器寻址指令的地址码部分给出某一个通用寄存器的编号，这个指定的寄存器中存放着操作数。操作数S与寄存器Ri的关系为： S=(Ri) 寄存器寻址具有两个明显的优点： ①从寄存器中存取数据比从主存中快得多； ②由于寄存器的数量较少，其地址码字段比主存单元地址字段短得多。 寄存器寻址