4.01指令格式

相關概念

1. 指令：又稱爲機器指令，計算機執行某種操作的命令。是計算機運行的最小功能單位。
2. 指令系統：一臺計算機所有的指令集合。
3. 指令字長：一條指令的二進制位數。因爲主存一般是按字節編址的，所以指令字長一般是字節的整數倍。
4. 單字長指令：指令字長等於機器字長；對應有半字長指令、雙字長指令。
5. 定長指令字結構：在一個指令系統中，所有的指令長度是相等的。對應的是變長指令字結構。

指令的基本格式

1. 操作碼字段：指出指令應執行什麼操作
2. 地址碼字段：給出被操作信息(指令或數據)的地址

指令的分類(根據根據指令中操作數地址碼數目的不同)

零地址指令

有兩種可能：

1. 不需要操作數的指令。空操作、停機指令、關中斷指令等。
2. 堆棧類計算機內的運算。棧頂和次棧頂取出並送至運算器運算，運算結果再壓回棧頂。

一地址指令

有兩種可能

1. 只有目的操作數的單操作數指令。按A1地址取操作數，進行OP操作後，結果存回原地址
   a. 指令含義：OP(A1)→A1。如加1、減1、求反、求補等
2. 隱含約定目的地址的雙操作數指令。按A1地址取出源操作數，指令可隱含約定另一個操作數由累加寄存器ACC提供，運算結果也存放到ACC中
   a. 指令含義：(ACC)OP(A1)→ACC
   b. 若指令字長爲32位，操作碼字段佔8位，地址碼字段佔24位，則指令操作數的直接尋址範圍是2²⁴=16M

二指令地址

1. 常用的算數和邏輯運算。分別給出目的操作數 和 源操作數的地址，其中目的操作數地址還用於保存本次運算的結果
2. 指令含義：(A1)OP(A2)→A1
3. 若指令字長爲32位，操作碼佔8位，兩個操作數地址碼各佔12位，則指令操作數可尋址的範圍是2¹²=4K

三指令地址

1. 指令含義：(A1)OP(A2)→A3
2. 若每個地址均爲主存地址，且指令字長等於機器字長，則完成一條三指令地址需要4次訪存(取指令1次、取操作數2次、存放結果1次)

四指令地址

1. 指令含義：(A1)OP(A2)→A3，A4=下一條指令的地址

定長操作碼指令格式

1. 概念：在指令字高位分配固定位數表示操作碼。n位操作碼可以表示2ⁿ條指令。
2. 優點：簡化計算機硬件設計，提高指令譯碼和識別速度。

擴展操作碼

1. 如以下格式：
   
2. 通常情況下，對執行頻率較高的指令，分配短的操作碼；執行頻率較低的指令，分配長的操作碼。以減少指令分析及譯碼時間。
3. 還有其他多種擴展方法：【例題】設指令字長16位，試設計一套指令系統滿足：a. 有15條三地址指令；b. 有12條二地址指令；c. 有62條一地址指令；d. 有32條零地址指令。