1、指令系統概述
計算機的程序時由一系列的機器指令組成的。
指令就是要計算機執行某種操作的命令。從計算機組成層次上看，計算機的指令有微指令、機器指令和宏指令之分。微指令就是微程序級的命令，它屬於硬件；宏指令是由若干條機器指令組成的軟件指令，它屬於軟件指令；而機器指令介於宏指令和微指令之間，通常簡稱指令，每一條指令可完成一個獨立的算數運算或邏輯運算操作。
一臺計算機中所有機器指令的集合，稱爲該計算機的指令系統。
一個完善的指令系統應該滿足如下四方面要求：完備性、有效性、規整性、兼容性。
2、指令格式
機器指令使用機器字來表示的。表示一條指令的機器字就稱爲指令字，通常簡稱指令。
指令格式，則是指令字用二進制代碼表示的結構形式，通常由操作碼字段和地址字段組成。操作碼字段表徵指令的操作特性與功能，而地址碼字段通常指定參與操作的操作數的地址。
2.1 操作碼
操作碼有以下性質：
（1）設計計算機時，對指令系統的每一條指令都要規定一個操作碼，且不同指令對應的操作碼不同。
（2）指令的操作碼OP表示該指令應該進行什麼性質的操作，如加減乘除、存取數等。
（3）組成操作碼字段的位數一般取決於計算機指令的規模。
（4）指令字的操作碼字段和地址字段段長通常是固定的（對於單片機不固定）。
2.2 操作碼
地址碼按地址數有以下分類：
（1）零地址指令的指令字只有操作碼，而沒有地址碼。例如停機指令就不需要地址碼，因爲停機不需要操作數。
（2）一地址指令只有一個地址碼，它指定一個操作數，另一個操作數地址是隱含。如累加器。
（3）二地址指令常稱爲雙操作數指令，它有兩個地址碼字段A1和A2。分別指明參與操作的兩個數在內存中或運算器中通用寄存器的地址，其中A1兼做存放操作結果的地址。
（4）三地址指令字中有三個操作數地址A1、A2、A3。其中A1爲被操作數地址，也稱源操作數地址；A2爲操作數地址，也稱終點操作數地址；A3爲存放操作結果的地址。
地址碼按操作數的物理位置有以下分類：
（1）寄存器-寄存器（SS）型指令。
（2）寄存器-寄存器（RR）型指令。
（3）寄存器-存儲器（RS）型指令。
其中訪問內存的速度比訪問寄存器的速度慢，在複雜指令計算機CISC中一般採用多種格式混合使用。
2.3 指令字長度
一個指令字中包含二進制代碼的位數稱爲指令字長。而機器字長是指計算機能夠直接處理的二進制數據的位數，它決定了計算機的運算精度。機器字長通常與主存單元的位數一致。指令字長度等於機器字長度的指令，稱爲單字長指令；指令字長度等於半個機器字長度的指令稱爲半字長指令；指令字長度等於兩個機器字長度的指令稱爲雙字長指令。
在一個指令系統中，如果各種指令字長度是相等的稱爲等長指令字結構。如果各種指令字長度隨功能而異就成爲變長指令字結構。
2.4 指令助記符
爲了書寫和閱讀程序，每條指令通常用特定的縮寫碼錶示，稱爲指令助記符。不同計算機的指令助記符的規定是不一樣的。
2.5 操作數類型
一般的數據類型。機器指令對數據進行操作，數據通常分爲以下四類：
地址數據 地址實際上也是一種形式的有效地址。多數情況下，對指令中操作數的引用必須完成某種計算，才能確定它們在主存中的有效地址。此時，將地址看作是無符號整數。
數值數據 計算機中普遍使用的三種類型的數值數據是：①定點整數或定點小數；②浮點數；③壓縮十進制數。一個字節用2位BCD碼錶示。
字符數據 也稱文本數據或字符串，目前廣泛使用ASII碼。
邏輯數據 一個單元中有若干二進制位項組成，每個位的值可以是1或0。當數據以這種方式看待時，稱爲邏輯性數據，它創造了對某個具體位進行布爾邏輯運算的機會。
其它還有Pentium數據類型和Power PC數據類型。感覺沒什麼用就不瞭解了。
2.6 指令和數據的尋址方式
存儲器既可用來存放數據，又可用來存放指令。因此，當某個操作數或某條指令存放在某個存儲單元時，其存儲單元的編號，就是該操作數或指令在存儲器中的地址。在存儲器中，操作數或指令字寫入或讀出的方式，有地址指定方式，相關聯存儲方式和堆棧存儲方式。幾乎所有計算機在內存中都採用地址指定方式。當採用地址指定方式時，形成操作數或指令地址的方式，稱爲尋址方式。尋址方式分爲兩類，即指令尋址方式和數據尋址方式，前者比較簡單，後者比較複雜。值得注意的是，在馮·諾伊曼型結構的計算機中，內存中指令的尋址與數據的尋址是交替進行的，而哈佛型計算機中指令尋址方式和數據尋址是獨立進行的。
指令的尋址方式：順序尋址方式，跳躍尋址方式。
順序尋址方式：指令地址在內存中按順序安排，使用程序計數器（又稱指令指針寄存器）PC來計數指令的順序號，該順序號就是指令在內存中的地址。
跳躍尋址方式：下條指令的地址碼不是由程序計數器給出，而是由本條指令給出的。注意程序跳躍後，按新的指令地址開始順序執行。因此指令計數器的內容也必須相應的改變，以便及時跟蹤新的指令地址。
操作數的尋址方式，形成操作數有效地址的方法稱爲操作數的尋址方式，有以下方式：
1、隱含尋址
2、立即尋址
3、直接尋址
4、間接尋址
5、寄存器尋址
6、寄存器間接尋址
7、偏移尋址。（相對尋址、基址尋址、變址尋址）
8、段尋址
9、堆棧尋址
2.7 典型指令
一個較完善的指令系統，應當有數據處理、數據存儲、數據傳送、程序控制四大類指令。具體有：數據傳送指令、算術運算指令、邏輯運算指令、程序控制類指令、輸入輸出類指令、字符串類指令、系統控制類指令。
精簡指令系統：RISC指令系統的最大特點是：①選取使用頻率最高的一些簡單指令。指令條數少；
②指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少；③只有取數／存數指令訪問存儲器（其餘指令都在寄存器之間進行）。