计算机组织与系统结构季福坤电子教案 第5章.ppt

计算机组织与结构 北华航天工业学院 荆淑霞 曲凤娟 制作 5.5.2 运算类指令 2．逻辑运算和移位指令 一般计算机应具有与、或、非、异或和测试等逻辑运算指令。有些计算机还具有位测试、位清除、位求反等位操作指令。 8086/8088指令系统中的逻辑运算指令包括AND（与）、OR（或）、XOR（异或）、NOT（取反，单操作数指令）、TEST（测试指令）。 移位指令可分为算术移位、逻辑移位和循环移位三种指令，—般计算机都具有这三种指令。 * 第5章 指令系统 学习要点： 有关指令和指令系统的基本概念 寻址方式 指令的分类 指令执行过程 第5章 指令系统 5.1 指令系统的发展与性能要求 5.2 基本概念 5.3 寻址方式 5.4 堆栈与堆栈操 5.5 指令类型 5.6 指令执行过程和方式 退出 5.1 指令系统的发展与性能要求 5.1.1 指令系统的发展 5.1.2 对指令系统的性能的要求 退出 5.1.1 指令系统的发展 计算机的程序是由一系列的机器指令组成的。 指令就是要计算机执行某种操作的命令。从计算机组成的层次结构来说，计算机的指令有微指令、机器指令和宏指令之分。微指令是微程序级的命令，它属于硬件，宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令，它属于软件，而机器指令则介于微指令与宏指令之间，通常简称为指令．每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。 70年代末期，计算机硬件结构随着VLSI技术的飞速发展而越来越复杂化，大多数计算机的指令系统多达几百条。我们称这些计算机为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。为此人们又提出了便于VLSI技术实现的精简指令系统计算机，简称RISC。 5.1.2 对指令系统的性能的要求 （1）完备性 完备性是指用汇编语言编写各种程序时，指令系统直接提供的指令足够使用，而不必用软件来实现。完备性要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。 （2）有效性 有效性是指利用该指令系统所编写的程序能够高效率地运行。高效率主要表现在程序占据存储空间小、执行速度快。一般来说，一个功能更强、更完善的指令系统，必定有更好的有效性。 5.1.2 对指令系统的性能的要求 （3）规整性 规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。 对称性是指：在指令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等对待，所有的指令都可使用各种寻址方式；匀齐性是指：一种操作性质的指令可以支持各种数据类型，指令格式和数据格式的一致性是指：指令长度和数据长度有一定的关系，以方便处理和存取。 （4）兼容性 系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可以通用。 5.2 基本概念 5.2.1 基本概念 5.2.2 机器指令的基本格式 退出 计算机的程序是由一系列的机器指令组成的，机器指令就是要计算机执行某种操作的命令，机器指令又简称为指令。 从计算机组成的层次结构来说，计算机的指令有微指令、机器指令和宏指令之分。 5.2.1 基本概念 微指令是微程序级的命令，它属于硬件 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，它的格式和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。 宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令，它属于软件 机器指令则介于微指令与宏指令之间，通常简称为指令。每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。 5.2.2 机器指令的基本格式 设计计算机时，对指令系统的每一条指令都要规定一个操作码。 指令的操作码表示该指令应进行什么性质的操作，不同的指令用操作码字段的不同编码来表示，每一种编码代表一种指令。 组成操作码字段的位数一般取决于计算机指令系统的规模，较大的指令系统就需要更多的位数来表示每条特定的指令。例如，一个指令系统只有8条指令、则有3位操作码就够了（23＝8）。如果有32条指令，那么就得要5位操作码（25＝32）。 指令的语法规定了指令的表示格式，或者规定了构成指令的规则。 1．操作码 2．地址码 地址码即用来表示操作数的地址。指令要明确指出要操作的操作数存放在哪里，以便CPU可以通过这个地址取得操作数。 地址码还要用来说明操作结果的存放位置以及下一条要执行的指令的地址。 根据地址码所给出的地址的个数，可以把指令格式分成零地址指令、一地址指令、双地址指令、三地址指令和多地址指令。 2．地址码 （1）零地址指令的指令字中只