计算机组成原理(7解析.ppt

第７章 指 令 系 统 指令系统决定了一台计算机的功能，指令系统确定，硬件必须给予支持。 硬件核心作用：实现指令功能，执行机器指令程序。 7.1 机 器 指 令 指明被操作信息（指令或数据）位置（地址） 操作数定位：指令或数据存放的位置 立即操作数 寄存器操作数 内存操作数 I/O操作数 （隐含操作数） 分析：1、固定操作码方式指令结构及可容纳指令条数； 2、扩展操作码方式指令结构及可构成指令条数。 【例：P301 图7.2】 指令字长：16b 基本操作码：4b 地址码：4b 分析：1、固定操作码长度指令结构及可容纳指令条数； 2、扩展操作码方式指令结构及可构成指令条数。 1、 7.2 操作数类型和操作种类 字地址与字节地址 数据边界：存储单元地址 设机器字长4B： 字节 半字 /2 字 /4 双字 /8 研究问题： 如何在指令中表示一个操作数地址信息 ——寻址方式 如何用这种表示得到操作数或怎样计算出操作数地址 ——寻址过程 操作数可存放位置——操作数定位： （隐含操作数） 立即操作数 寄存器操作数 内存操作数 I/O操作数 形式(逻辑)地址：表示在指令中的地址。 物理(有效)地址(EA)：形式地址结合某些规则(即寻址方式)，计算出的操作数在存储器中的存储单元地址。 操作数寻址： 指令代码地址——指令寻址 数据地址——数据寻址 7.3 寻 址 方 式 PC: 7.4 指令格式及寻址方式举例 ADD M 000011 xxxxxxxxxx ；ACC←ACC + [M] oprd: 目的 源 一地址 寄存器寻址 直接寻址 访存二次 隐含 7.5 RISC 技 术 (自学) 实验准备： 实验三 指令部件模块实验 2. 立即寻址 指令执行阶段不访存 A 的位数限制了立即数的范围 OP # A 立即寻址特征 立即数 （补码） oprd =im= A 3. 寄存器寻址 oprd = Ri 执行阶段不访存，只访问寄存器，执行速度快 OP Ri 寻址特征 操作数 … … … … R0 Ri Rn 寄存器 有效地址即为寄存器编号 4. 直接寻址 EA = A 操作数 主存 寻址特征 LDA A A ACC 执行阶段访问一次存储器 A 的位数决定了该指令操作数的寻址范围 有效地址由形式地址直接给出 oprd = [EA] =[A] 5. 间接寻址 EA =[A] 有效地址由形式地址间接提供 OP A 寻址特征 A EA 主存 EA A1 EA A1 主存 EA 1 0 指令执行阶段 2 次或多次访存 可扩大寻址范围 OP A 寻址特征 A 一次间址 多次间址 操作数 操作数 oprd = [EA] =[[A]] EA = Ri 6. 寄存器间接寻址 有效地址在寄存器中， 操作数在存储器中，执行阶段访存。 操作数 主存 OP Ri 寻址特征 地址 … … … … R0 Ri Rn 寄存器 有效地址在寄存器中 oprd = [EA] =[Ri ] 7. 基址寻址 (1) 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 oprd = [EA] (2) 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