MIPS系统指令系统超详细.pdfVIP

第三章 指令系统 3.1 概述 3.2 计算机硬件的操作 3.3 计算机硬件的操作数 3.4 指令的计算机内部表示 3.5 决策指令 3.6 计算机硬件对过程的支持 3.7 计算机对字符的处理（略去） 3.8 MIPS的其他寻址方式 3.1 概述 要给计算机硬件直接下命令，就必须使用机器 的语言。机器语言中的 “单词”称为指令，其 “词 汇表”称为指令集。本章将介绍现实中计算机所使 用的指令集系统。 通过学习机器指令，你会了解到计算机中的 一个重要概念：存储程序（stored-rogram） 着重介绍的是MIPS指令集 ，涉及到MIPS指令的操 作数、指令格式及指令类别 一、指令系统的发展 1、CISC复杂指令系统计算机 Complex Instruction Set Computer，20世纪60年代后期，随 着IC、LSI、VLSI 的出现和发展，计算机硬件成本不断下降，人们热 衷于在指令系统真增加更多的指令和复杂的指令，来提高操作系统的 效率，促使指令系统越来越复杂，这一时期的计算机称为CISC。 2、RISC精简指令系统计算机 Reduced Instruction Set Computer ，1975年IBM公司开始研 究指令系统的合理性问题，IBM的John Cocke提出精简指令的想法， 本书作者David A. Patterson创造了RISC一词，并定义了其含义，后 来John L. Hennessy带领他在斯坦福的研究小组研制成功MIPS机， 精简指令系统计算机从此诞生并发展起来。 二、RISC的特点 1、优先选取一些使用频率最高的简单指令，以及一些很有用但不 复杂的指令，避免复杂指令。 2、指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少，指令各字 段的划分比较一致，各字段功能较规整。 3、只有存数、取数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器 之间进行。 4 、CPU中通用寄存器数量较多。 三、MIPS简介 1、处理器的缩写 ① Million Instruction Per Second，泛指每秒能执行百万条指令的处理器 ② Microprocessor without Interlocking Pipeline Stage， 一种无内锁的流水线微处理器 2、MIPS公司 3.2 计算机硬件的操作指令 一、指令的基本格式 指令格式，是指令用二进制代码表示的结构形式，通常有 操作码字段和地址码字段组成。操作码表示指令的操作特性和 功能，而地址码通常指定参与操作的操作数的地址，故指令基 本格式如下： OP A 1、操作码 操作码字段的位数取决于指令系统的规模，例如，只有8条 指令的指令系统，OP字段有3位就够了，如果系统包含32条指令， 则OP字段需要5位操作码。一般来说一个包含n位的操作码能够 n 表示2 条指令。 2、地址码 根据一条指令中有几个操作数地址，可将该指令称为几地 址指令，一般有三地址指令、二地址指令、一地址指令和零地 址指令格式： OP OP A OP A1 A2 OP A A A 1 2 3 三、MIPS算术运算指令  1、加法指令 add rd, rs, rt #注释 ①每条指令只执行一个操作，并且有且只有三个变量 ②书写时，每一行只有一条指令，注释放在行尾