《CPU指令系统》课件.pptVIP

*****************CPU指令系统概述CPU指令CPU指令是一组指示CPU执行特定操作的指令，是计算机程序的基本组成部分。指令集指令集是CPU可以理解并执行的指令集合，它定义了CPU的功能和操作。程序执行程序执行是CPU通过解释和执行指令序列来完成特定任务的过程。指令格式指令格式是指指令在计算机内存中存储的具体形式，它是CPU识别和执行指令的基础。指令格式通常包括操作码、操作数地址和操作数类型等字段，这些字段共同决定了CPU如何执行该指令。指令集的分类指令集架构根据指令集的复杂性和功能划分。字长根据CPU一次处理数据的位数划分。寻址方式根据CPU访问内存地址的方式划分。指令类型数据传输指令数据传输指令用于在CPU、内存和外设之间传输数据。例如，将数据从内存加载到寄存器，或将数据从寄存器存储到内存。算术逻辑运算指令算术逻辑运算指令用于执行各种算术和逻辑运算，例如加减乘除、逻辑与或非等。控制转移指令控制转移指令用于改变程序执行的顺序。例如，跳转指令可以将程序执行跳转到另一个位置，条件跳转指令根据条件判断是否执行跳转。程序控制指令程序控制指令用于控制程序的执行流程。例如，调用子程序指令可以将程序执行跳转到子程序，返回指令可以将程序执行返回到主程序。寄存器寄存器是CPU内部高速缓存区，用于存储指令、数据和地址信息。寄存器数量有限，但访问速度快，是CPU内部最核心的存储单元。根据用途，寄存器分为通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。通用寄存器可以被任何指令使用，而专用寄存器只能被特定指令使用。控制寄存器用于保存CPU的状态信息。寻址方式立即寻址指令中直接给出操作数，简单直接，但灵活性较差。寄存器寻址操作数在寄存器中，速度快，但寄存器数量有限。直接寻址指令中给出操作数的地址，效率较高，但地址空间有限。间接寻址指令中给出操作数地址的地址，灵活性高，但效率较低。算术逻辑运算指令11.加法加法指令用于两个操作数相加，并将结果存储到目标寄存器中。22.减法减法指令用于两个操作数相减，并将结果存储到目标寄存器中。33.乘法乘法指令用于两个操作数相乘，并将结果存储到目标寄存器中。44.除法除法指令用于两个操作数相除，并将结果存储到目标寄存器中。数据传输指令寄存器之间的数据传输将数据从一个寄存器传送到另一个寄存器，例如MOVAX,BX。内存与寄存器间的数据传输将数据从内存加载到寄存器，或将寄存器中的数据存储到内存，例如MOVAX,[0000H]。I/O设备与内存间的数据传输将数据从内存传送到I/O设备，或从I/O设备接收数据到内存，例如INAL,DX。控制转移指令跳转指令改变程序执行流程，使程序跳转到指定位置。条件转移指令根据条件判断结果，决定是否跳转到指定位置。返回指令返回到函数或子程序调用前的指令地址。中断指令处理外部事件或异常情况，转移到中断处理程序。程序控制指令跳转指令改变程序执行流程，跳转到指定地址执行。例如，无条件跳转、条件跳转。调用指令用于调用子程序，将当前程序状态保存，并将控制权转移到子程序。例如，函数调用、过程调用。返回指令从子程序返回到主程序，恢复之前保存的程序状态，继续执行主程序。例如，函数返回、过程返回。特殊指令11.算术逻辑运算用于执行算术和逻辑运算，例如加减乘除、与或非等操作。22.数据传输用于数据在内存和寄存器之间进行传输，例如加载、存储、移动等操作。33.控制转移用于控制程序执行流程，例如跳转、循环、子程序调用等操作。44.特殊功能用于实现特定的功能，例如中断处理、时钟管理、输入输出等操作。CISC与RISCCISC复杂指令集计算机（CISC），指令集包含各种复杂指令，可完成各种复杂的操作，例如字符串操作、算术运算和逻辑运算。CISC旨在简化编程，但其复杂性会导致指令执行速度较慢。RISC精简指令集计算机（RISC），指令集仅包含一些简单的指令，每个指令执行时间较短，提高了CPU执行速度。RISC的指令集更简单，易于实现，便于优化编译器，提高程序性能。CISC体系结构CISC（复杂指令集计算机）体系结构是一种指令集设计方法。它使用较长的指令来执行复杂的操作，例如，在一个指令中完成多个步骤的操作。CISC设计旨在使程序员更容易编写程序，因为他们可以使用更高级的指令来完成任务。但是，CISC处理器通常比RISC处理器更复杂，运行速度更慢，并且需要更多的芯片面积。RISC体系结构RISC（精简指令集计算机）体系结构以简化指令集为核心。它采用固