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第五章 指令系统 内 容 5.1 机器指令 5.2 寻址方式 5.3 指令的分类 5.4 CISC与RISC技术 5.5 典型指令系统举例 5.6 小型案例实训 5.7 本章小结 5.8 学习加油站 5.9 习 题 5.1 机器指令 一、指令格式 5.1 机器指令 二、指令字长 5.1 机器指令 三、指令的地址结构 1. 四地址指令 2. 三地址指令 3. 二地址指令 4. 一地址指令 5. 零地址指令 5.1 机器指令 四、指令操作码 操作码用于指明指令要完成的操作功能及其特性。具有唯一性。若指令系统中有ｍ种操作，即指令系统中可包含ｍ条指令，则操作码的位数ｎ应满足： 按操作码的长度是否可变分为： 定长编码 变长编码 5.1 机器指令 【例5.1】设机器指令字长为16位，指令中地址字段的长度为４位。如果指令系统中已有11条三地址指令、72条二地址指令和64条零地址指令，问最多还能规定多少条一地址指令？ [分析]三地址指令的地址字段共需12位，指令中还可有４位用于操作码，可规定16条三地址指令。因为现有11条三地址指令，所以还剩下个编码，可用于二地址指令。 二地址指令的地址字段共需8位，可有8位操作码，去掉三地址指令用掉的操作码，可规定条二地址指令。现有72条二地址指令，所以还有个编码用于一地址指令。 5.2 寻址方式 一、寻址的基本概念 5.2 寻址方式 二、指令的寻址方式 1. 顺序方式 2. 跳越方式 当程序发生转移时，根据指令的转移目标地址修改PC的内容 。 5.2 寻址方式 三、操作数的寻址方式 操作数存在的位置或形式：常数、或存在于主存、寄存器中。 在设计寻址方式时，尽量满足下列要求： ⑴指令内包含的地址字段的长度尽可能短，以缩短指令长度。 ⑵指令中给出的地址能访问尽可能大的存储空间。 ⑶希望地址能隐含在寄存器中。 ⑷能在不改变指令的情况下改变地址的实际值，以支持数组、向量、线性表、字符串等数据结构。 ⑸寻址方式应尽可能简单，以简化硬件设计。 5.2 寻址方式 1. 立即寻址 2. 直接寻址 3. 间接寻址 4. 寄存器直接寻址 5. 寄存器间接寻址 6. 变址寻址 7. 相对寻址 8. 基址寻址 9. 基址加变址寻址 10. 堆栈寻址 11. 页面寻址 5.2 寻址方式 1. 立即寻址 立即寻址方式是指指令的地址码部分给出的不是操作数的地址而是操作数本身。 5.2 寻址方式 2. 直接寻址 9. 基址加变址寻址 将基址寻址与变址寻址结合起来就形成了基址加变址寻址方式。 5.2 寻址方式 11. 页面寻址 页面寻址就是将存储器逻辑地分成若干页，每一页都有自己的页面地址，一页内包含若干存储单元，可以通过页内地址进行访问。当需要访问一页内的某一单元时，将该页的页面地址与相应单元的页内地址相拼接，即可形成操作数的有效地址。 5.2 寻址方式 12. 扩展寻址 扩展寻址就是将要访问的存储单元地址的高位预先装入扩展寄存器中，访存时将扩展寄存器的内容与指令字中形式地址部分给出的内容相拼接，形成操作数的有效地址。 5.3 指令的分类 一、指令系统的基本要求 1.完备性 2.有效性 3.规整性 ⑴对称性 ⑵匀齐性 ⑶指令与数据格式的一致性 4兼容性 5.3 指令的分类 二、指令的类型 数据传输指令 算术运算指令 逻辑运算指令 程序控制指令 输入输出指令 字符串类指令 系统控制指令 其他指令 5.3 指令的分类 三、 数据传输指令 1.一般传送指令 2.堆栈操作指令 PUSH XX POP XX 3.数据交换指令 5.3 指令的分类 四、算术运算指令 运算包括定点加、减、乘、除指令，浮点加、减、乘、除指令以及加1、减1、比较等。有些机器还有十进制算术运算指令。 5.3 指令的分类 五、逻辑运算指令 1)按位测(位检查) 2)按位清(位清除) 3)按位置(位设置) 4)按位修改 5)判符合 5.3 指令的分类 六、程序控制指令 1. 转移类指令 1)无条件转移又称必转。 2)条件转移必须受到条件的约束。转移的条件，一般是上次运算结果的某些特征(标志)，如进位标志、结果为零标志、结果溢出标志等。 2. 子程序调用指令 3. 返回指令 5.3 指令的分类 六、输入输出指令 1. 独立编址的I/0 2. 统一编址的I/O 5.3 指令的分类 七、字符串类指令 字符串传送 字符串比较 字符串查找 字符串抽取 字符串转换 5.3 指令的分类 八、系统控制指令 1)访问系统寄存器的指令 2)检查保护属性的指令 3)用于存储管理的指令 5.3 指令的分类 九、其他指令 控制功能的指令，如