计算机组成-07：指令系统的知识.ppt

计算机组成之指令系统 计算机学院 本章主要内容 7.1 机器指令 7.2 操作数类型和操作种类 7.3 寻址方式 7.3 寻址方式 7.4 指令格式举例 7.5 RISC技术 作业 P335 6～10 12 14～16 19 21 本章结束 谢谢 9. 相对寻址 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 7.3 (1) 相对寻址举例 M 随程序所在存储空间的位置不同而不同 EA = ( M+3 ) – 3 = M – 3 * LDA # 0 LDX # 0 ADD X, D INX CPX # N BNE M DIV # N STA ANS M M+1 M+2 M+3 而指令 BNE 与 指令 ADD X, D 相对位移量不变 – 3 * 指令 BNE 操作数的有效地址为 – 3 * 相对寻址特征 * 7.3 (2) 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 7.3 7.3 例7.2 设相对寻址的转移指令占3个字节，第一字节为操作码，第二、三字节为相对位移量（补码表示），而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式。每当CPU从存储器取出一个字节时，即自动完成 (PC) + 1 → PC。 （1）若PC当前值为240（十进制），要求转移到290（十进制），则第二、三字节的机器代码是什么？ （2）若PC当前值为240（十进制），要求转移到200（十进制），则第二、三字节的机器代码是什么？ 10. 堆栈寻址 (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 7.3 (2) 堆栈寻址举例 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 7.3 (3) 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 存储字长 16 位 进栈 出栈 （SP）– 2 SP （SP）+ 2 SP 存储字长 32 位 进栈 出栈 （SP）– 4 SP （SP）+ 4 SP 7.3 7.3 例7.3 一条双字长直接寻址的子程序调用指令，其第一个字为操作码和寻址特征，第二个字为地址码5000H。假设PC当前值为2000H，SP的内容为0100H，栈顶内容为2746H，存储器按字节编址，而且进栈操作是先执行（SP）－Δ→SP，后存入数据。试回答下列几种情况下，PC、SP及栈顶内容各为多少？ （1）CALL指令被读取前。 （2）CALL指令被执行后。 （3）子程序返回后。 一、设计指令格式时应考虑的各种因素 1. 指令系统的 兼容性 （向上兼容） 2. 其他因素 操作类型 数据类型 指令格式 包括指令个数及操作的难易程度 指令字长是否固定 寻址方式 寄存器个数 地址码位数、地址个数、寻址方式类型 操作码位数、是否采用扩展操作码技术， 确定哪些数据类型可参与操作 指令寻址、操作数寻址 寄存器的多少直接影响指令的执行时间 二、指令格式举例 1. PDP – 8 指令字长固定 12 位 操作码 间 页