组成原理 指令系统.ppt

* EA = ( PC ) + A A 是相对于当前指令的位移量（可正可负，补码） A 的位数决定操作数的寻址范围 程序浮动 广泛用于转移指令 操作数 寻址特征 ALU OP A 相对距离 A 1000 PC … 主存 1000 A OP 操作数寻址方式——相对寻址 * 按字节寻址的相对寻址举例 OP 位移量 2000 H 2008 H 8 JMP * + 8 OP 06 H 2000 H 2008 H 8 设 当前指令地址 PC = 2000H 转移后的目的地址为 2008H 因为 取出 JMP * + 8 后 PC = 2002H 二字节指令 故 JMP * + 8 指令 的第二字节为 2008H - 2002H = 06H * (1) 采用专用寄存器作基址寄存器 EA = ( BR ) + A BR 为基址寄存器 OP A 操作数 主存 寻址特征 ALU BR 可扩大寻址范围 有利于多道程序 BR 内容由操作系统或管理程序确定 在程序的执行过程中 BR 内容不变，形式地址 A 可变 操作数寻址方式——基址寻址 * (2) 采用通用寄存器作基址寄存器 操作数 主存 寻址特征 ALU OP R0 A R0 作基址寄存器 由用户指定哪个通用寄存器作为基址寄存器 通用寄存器 R0 Rn-1 R1 … 基址寄存器的内容由操作系统确定 在程序的执行过程中 R0 内容不变，形式地址 A 可变 操作数寻址方式——基址寻址 * EA = ( IX ) +A OP A 操作数 主存 寻址特征 ALU IX 可扩大寻址范围 便于处理数组问题 IX 的内容由用户给定 IX 为变址寄存器（专用） 在程序的执行过程中 IX 内容可变，形式地址 A 不变 通用寄存器也可以作为变址寄存器 操作数寻址方式——变址寻址 * 很多微型机中采用了段寻址方式，用于扩大寻址空间。 ? 例如： 如何在16位机中形成20位的地址，从而获得1M存储 空间的直接寻址能力？ [实现方法]： ????? 将整个1M空间存储器以64K为单位划分成若干段。在寻址一个具体的内存单元时，由一个基地址（段号）再加上某些寄存器提供的16位偏移量来形成实际的20位物理地址。这个基地址就是CPU中的段寄存器。 操作数寻址方式——段寻址 * 操作数寻址方式——段寻址 3 * (1) 堆栈的特点 堆栈 硬堆栈 软堆栈 多个寄存器 指定的存储空间 先进后出（一个入出口） 栈顶地址 由 SP 指出 – 1 1FFFH +1 2000 H 进栈 （SP）– 1 SP 出栈 （SP）+ 1 SP 栈顶 栈底 2000 H SP 2000 H … … 1FFF H SP 1FFFH 栈顶 栈底 进栈 出栈 1FFF H 栈顶 2000 H 栈顶 操作数寻址方式——堆栈寻址 * 15 200H ACC SP X 栈顶 200H 栈底 主存 15 1FFH ACC SP 15 栈顶 200H 栈底 主存 X 1FFH PUSH A 前 PUSH A 后 POP A 前 POP A 后 Y 1FFH ACC SP X 栈顶 200H 栈底 主存 15 1FFH 15 200H ACC SP 栈顶 200H 栈底 主存 X 15 操作数寻址方式——堆栈寻址 * SP 的修改与主存编址方法有关 ① 按 字 编址 进栈 出栈 （SP）– 1 SP （SP）+ 1 SP ② 按 字节 编址 字长 16 位 进栈 出栈 （SP）– 2 SP （SP）+ 2 SP 字长 32 位 进栈 出栈 （SP）– 4 SP （SP）+ 4 SP 操作数寻址方式——堆栈寻址 * 指令系统例题 例3：某机主存容量为4M*16位，存储字长等于指令字长，若该机指令系统能完成97种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式。问： 1、画出一地址指令格式并指出各字段的作用 2、该指令直接寻址的最大范围 3、一次间址和多次间址的寻址范围 4、立即数的范围（十进制表示） 5、相对寻址的位移量（十进制表示） 6、上述六种寻址方式的指令哪一种执行时间最短？哪一种最长？ 7、如何修改指令格式，使指令的直接寻址范围可扩大到4M？ * 指令系统例题 例4：设某机存储字长、指令字长和机器字长均相等，该机的指令格式如下： 其中，A为形式地址，补码表示（包括一位符号位）； M为寻址模式，M=0立即寻址； M=1直接寻址（此时A视为无符号数）； M=2间接寻址（此时A视为无符号数）； M