第4部分：指令系统-L16.pdf

第十六讲 94 上一讲简要回顾 MIPS指令系统 MIPS指令系统 寄存器结构及使用约定(32通用/32浮点/Hi/Lo/PC) 指令格式(定长指令/R-类型/I-类型/J-类型) 寻址方式(寄存器直接/立即/基址/PC相对) 指令类型和数量(取数存数/运算/转移/特殊) CISC和RISC比较 CISC和RISC比较 CISC背景和特点 RISC背景和特点 CISC和RISC比较和融合 95 第四部分：指令系统 一． 指令格式 1. 指令系统概述 2. 指令格式 3. 寻址方式 二． 典型指令系统介绍 1. 8086/8088指令系统 2. MIPS指令系统 三． CISC与RISC对比 四．指令系统设计 96 4.1 指令系统的设计 设计依据 操作特性：不同操作的数量，具体是些什么操作，复 杂程度等。 数据类型：各种操作所处理的数据的类型。 指令格式：指令长度，地址数目，指令中不同字段的 大小（操作码位数、地址码位数）等。 寄存器数目：CPU中可以直接访问的寄存器的数目 及使用方法。 寻址(Addressing)：操作数的寻址方式。寻址空间范 围，编址粒度。 97 4.1 指令系统的设计 指令格式设计的相关因素 操作类型的数量：决定操作码的位数。 操作数的数量：采用几个操作数，每个操作数均应包 括寻址方式编码。有时操作数是隐含的。 寻址方式数量：决定寻址方式编码的位数。有时寻址 方式可以是隐含的（如由操作码决定）。 寄存器数量：确定寄存器编码的位数。 地址范围：存储器直接寻址很少见，编程复杂，寻址 空间受限于地址码位数；变址（或基址）寻址时，较 大的寻址范围必须以较多的displacement位数为前提。 编址粒度(Address Granularity)：字节编址或字编址。 字节编址方便，但要以更多的地址位数为代价。 98 4.1 指令系统的设计 指令格式设计 指令格式设计首先考虑指令编码中的固定不变的部分， 然后考虑可变的部分。 指令编码中的固定部分：指令系统方案确定后不可能发 生变化的部分。 操作码（数量，位数，编码） 寻址方式（数量，位数，编码） 寄存器（数量，位数，编码） 不同指令所涉及的地址数量 如果代码大小至关重要：使用可变长度指令格式 如果性能至关重要：使用固定长度指令格式 99 4.1 指令系统的设计 -- 举例1 某机字长为16位，数据总线16位，内存容量64KB，8 个16位通用寄存器R0~R7。指令系统基本要求是： 四种寻址方式：立即寻址，寄存器直接寻址，寄 存器间接寻址，变址寻址；立即数和变址寻址时 位移量disp均可达16位。 32条双操作数指令（其中必有一操作数是寄存器 直接寻址）。 128条单操作