第七章指令系统

一、机器指令

机器语言是由一条条语句构成的，每一条语句又能准确表达某种语义。
人们习惯把每一条机器语言的语句称为机器指令，而又将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。
指令的一般格式

(重点)4. 扩展操作码

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地址码
指令字长取决于操作码的长度、操作数地址的长度和操作数地址的个数。

二、操作数类型和操作类型

操作数类型：①地址②数字③字符④逻辑数据
操作类型：
（1）数据传送
（2）算数逻辑操作
（3）移位
（4）转移：
①. 无条件转移（JMP跳转指令）
②　有条件转移（零标志位、溢出标志位、负标志位等等）
③　调用与返回（CALL与RETURN）
④　陷阱与陷阱指令（意外事故的中断）

三、寻址方式

寻址方式是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。
寻址方式分为指令寻址和数据寻址。
指令寻址：
（1）顺序寻址：程序计数器PC内
（2）跳跃寻址：跳转指令内地址码给出

(重点)4. 数据寻址（10种）

在这里插入图片描述

操作数的真实地址称为有效地址（EA）
EA由寻址方式和形式地址A共同决定

（1）立即寻址

①　特点：
1)形式地址A即操作数本身也称作立即数。
2)寻址特征为#。
②　优点：无需访存
③　缺点：A的位数有限，所以表达的立即数也有限

（2）直接寻址

①　特点：A即为EA，EA=A
②　优点：只需访存一次
③　缺点：
1)A的位数限制了寻址范围
2)灵活性差（修改操作数地址还需修改A）

（3）隐含寻址

①　特点：指令字种少给一个地址（隐含在操作码或寄存器中）
②　优点：缩短指令字长

（4）间接寻址

①　特点：
1)EA=（A），括号代表要的是里面的数
2)EA由A间接提供，A给出的是操作数的有效地址的地址（一次间接）
3)有一次间接与多次间接，多次间接即A给出的是下一形式地址还不是有效地址的地址
4)常应用于循环
②　优点：
1)扩大了操作数的寻址范围
2)便于编制程序
③　缺点：访存次数增多，速度变慢

（5）寄存器寻址

①　特点：EA=R，A为寄存器编号R，操作数在由R所指的寄存器中
②　优点：无须访存
③　缺点：贵

（6）寄存器间接寻址

①　特点：EA=（R），A为寄存器编号R，R所指的寄存器中是操作数的有效地址
②　优点：比间接寻址少访存一次

（7）基址寻址

①　特点：
1)设有基址寄存器BR，BR内存放的内容称为基地址
2)BR：内容由操作系统给出，用户不可修改
3)EA=A+（BR），有效地址为形式地址与基地址相加

（8）变址寻址

①　特点：
1)设有变址寄存器IX
2)IX：内容由用户给定，用户可修改
3)EA=A+（IX），有效地址为形式地址与IX内的内容相加
4)常用于数组

（9）相对寻址

①　特点：EA=（PC）+A，有效地址为将PC的内容（当前指令地址）与形式地址相加

（10）堆栈寻址

①　特点：有效地址=基址地址+变址地址+形式地址

四、RISC

RISC（精简指令系统），CISC（复杂指令系统）
典型程序中80%的语句仅仅使用20%的指令，并且当执行频度高的简单指令时，因复杂指令的存在导致执行速度也慢。
RISC：仅用最常用的20%的简单指令，重新组合不常用的80%的指令功能
RISC主要特点：
（1）选取使用频度较高的一些简单指令，以及一些很有用又不复杂的指令
（2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少
（3）只有取数/存数（LOAD/STORE）指令访问寄存器
（4）CPU中有多个通用寄存器
（5）采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成
（6）控制器采用组合逻辑控制（速度比微程序快）
（7）采用优化的编译程序