計算機組成原理學習筆記——四、指令系統

第四章、指令系統

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4.1 指令格式

指令(又稱機器指令)是計算機運行的最小功能單位。

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  其中,操作碼指出指令中該指令應該執行什麼性質的操作和具體有何種功能。地址碼用於給出被操作的信息(指令或數據)的地址。
  指令的長度是指一條指令中所包含的二進制代碼的位數,指令字長取決於操作碼的長度、操作數地址碼的長度和操作數地址的個數。指令長度與機器字長沒有固定的關係。

變長操作碼指令在這裏插入圖片描述

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定長操作碼指令

定長操作碼指令是在指令字的最高位部分分配固定的若干位(定長)表示操作碼。一般n位操作碼字段的指令系統最大能夠表示2的n次方條指令。
擴展操作碼指令格式:

擴展操作碼技術

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在設計擴展操作碼指令格式時,必須注意以下兩點:
1)不允許短碼是長碼的前綴,即短操作碼不能與長操作碼的前面部分的代碼相同。
2)各指令的操作碼不一定重複。

例題

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8.
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12.
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13-14
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4.2 指令尋址方式

尋址方式是指尋找指令或操作數有效地址的方式,也就是確定本條指令的數據地址,以及下一條將要執行的指令地址的方法。尋址方式分爲指令尋址和數據尋址兩大類。
  尋址方式分爲指令尋址和數據尋址兩大類。尋找下一條將要執行的指令地址稱爲指令尋址;尋找操作數地址稱爲數據尋址。
  指令中的地址碼字段並不代表操作數的真實地址,稱爲形式地址(A)。

指令尋址和數據尋址

指令尋址

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跳躍是指由本條指令給出下條指令地址的計算方式

數據尋址

指令格式:
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小結:

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例題

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4.寄存器尋址有效縮短指令中某個地址段的位數;
5.隱地址尋址能簡化地址結構;
6.尋址速度:立即尋址>寄存器尋址>直接尋址>間接尋址
9.基址尋址與變址尋址區別

11.在這裏插入圖片描述
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13. 多道程序設計中,最重要的尋址方式是相對尋址。

14.在這裏插入圖片描述
C跳躍尋址通過轉移類指令(如相對尋址)實現程序的條件或無條件轉移;
16.
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17.
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A
19.
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B
22.
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A??
24.

在這裏插入圖片描述25.
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4.3 CISC和RISC的基本概念

典型:複雜指令系統計算機CISC(X86)、精簡指令系統計算機RISC(ARM、MIPS架構的計算機)
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流水線並非RISC的專利;

例題

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本章小結:

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數據在存儲器中邊界對齊:
邊界對齊方式相對邊界不對齊方式是一種空間換時間的思想。又因爲對齊方式與取指令時間相同,故而能適應指令流水。

Load/Store:
這種裝入/存儲型指令系統最大的特點是指令格式規整,指令長度一致,一般爲32位。

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