计算机组成原理第四版第四章PPT课件.pptVIP

第四章指令系统;4.1指令系统的发展与性能要求;4.1指令系统的发展与性能要求;指令系统: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

系列机：;3、发展情况

（1）20世纪50年代：

（2）60年代后期：

（3）70年代末期：?

复杂指令系统计算机：简称CISC。但是如此庞大的指令系统不但使计算机的研制周期变长，难以保证正确性，不易调试维护，而且由于采用了大量使用频率很低的复杂指令而造成硬件资源浪费。

精简指令系统计算机：简称RISC，人们又提出了便于VLSI技术实现的精简指令系统计算机。;4.1指令系统的发展与性能要求;堆栈寻址;4.2指令格式;操作码字段表征指令的操作特性与功能，它的位数一般取决于计算机指令系统的规模。

地址码字段是指定参与操作的操作数地址，根据一条指令中有几个操作数地址可将该指令称为几操作数指令或几地址指令。;4.2.3指令字长度;地址码：;指令格式;;寻址方式;指令寻址的基本方式有两种：

顺序寻址：

由于指令地址在内存中按顺序安排，当执行一段程序时，通常是一条指令接一条指令的顺序进行。

跳跃寻址方式：

当程序转移执行的顺序时，指令的寻址就采取跳跃寻址方式。;

;隐含寻址:

这种类型的指令，不是明显地给出操作数的地址，而是在指令中隐含着操作数的地址。

例如：单地址的指令格式，不是明显地在地址字段中指出第二操作数的地址，而是规定累加寄存器AC对单地址指令格式来说是隐含地址。;

指令的地址字段指出的不是操作数的地址，而是操作数本身，这种寻址方式称为立即寻址。;直接寻址是一种基本的寻址方法，其特点是：在指令格式的地址字段中直接指出操作数在内存的地址。;

;寄存器寻址方式：

当操作数不放在内存中，而是放在中央处理器的通用寄存器中时，可采用寄存器寻址方式。;寄存器间接寻址;相对寻址：

是把程序计数器PC的内容加上指令格式中的形式地址D而形成操作数的有效地址。;变址和基址寻址方式：

变址和基址寻址方式有点类似，它是把某个变址寄存器或基值寄存器的内容加上指令格式中的形式地址而形成操作数的有效地址。;复合寻址方式：

复合寻址方式是把间接寻址方式同相对寻址方式

或变址方式相结合而形成的寻址方式。它分为先间接方式

与后间接方式两种：

1.变址间接式：

2.间接变址方式：;1.数据传送指令

2.算术运算指令

3.逻辑运算指令

4.程序控制指令

5.输入输出指令

6.堆栈操作指令

7.字符串处理指令

8.特权指令

9.其他指令;;变址间接式;间接变址式;堆栈：是一组能存储和取出数据的暂存单元。它和一般的存储器之间的区别在于对数据的存取方法和寻址方式不同。

串联堆栈：寄存器堆栈（硬堆栈）

存储器堆栈：（软堆栈）

;数据传送指令：

数据传送指令主要包括取数指令，存数指令，

传送指令，成组传送指令，字节交换指令，清累加

器指令等，这类指令主要用来实现主存和寄存器之

间，或寄存器和寄存器之间的数据传送。;算术运算指令：

这类指令包括二进制定点加、减、乘、除指令，

求反，求补指令，算术移位指令，算术比较指令，有

些机器还有十进制算术运算指令。这类指令主要用于

定点或浮点的算术运算。;;程序控制指令：

计算机在执行程序时，通常情况下按指令计数器的现

行地址顺序取指令。但有时会遇到特殊情况：机器执行

到某条指令时，出现了几种不同结果，这时机器必须执行

一条转移指令，根据不同结果，这时机器必须执行一条转

移指令，从而改变程序原来执行的顺序。这种转移指令称

为条件转移指令。

除各种条件转移指令外，还有无条件转移指令，转子

程序指令，返回主程序指令，中断返回指令等。

;输入输出指令：

输入输出指令主要用来启动外围设备，检查测

试外围设备的工作状态，并实现外部设备和CPU之间，

或外围设备与外围设备之间的信息传送。

;堆栈操作指令：

堆栈操作指令通常有两条：一条是进栈指令，

执行两个动作：（1）将数据从CPU压入堆栈栈顶；

（2）修改堆栈指示器。另一条是退栈指令，也执行

两个动作：（1）修改堆栈指示器；（2）从栈顶取

出数据到CPU。这两条指令是成对出现的，因而在

程序的中断嵌套、子程序调用嵌套过程中十分有用

和方便。;字符串处理指令：

字符串处理指令是