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第7章 指 令 系 统 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 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 地址码 访存类指令 0 2 3 5 4 11 寄存器类指令 1 1 1 辅助操作码 0 2 3 11 I/O 类指令 1 1 0 设备 操作码 0 2 3 11 9 8 7.4 采用扩展操作码技术 3. IBM 360 OP R1 R2 RR 格式 8 4 4 OP R1 X B D RX 格式 8 4 4 4 12 OP R1 R3 B D RS 格式 8 4 4 4 12 OP B D I SI 格式 8 8 4 12 二地址 R – R 基址加变址寻址 二地址 R – M 三地址 R – M 基址寻址 二地址 M – M 基址寻址 基址寻址 立即数 – M 7.4 OP B1 D1 L B2 D2 SS 格式 8 8 4 12 4 12 4. Intel 8086 (1) 指令字长 (2) 地址格式 1 ~ 6 个字节 MOV WORD PTR[0204], 0138H 6 字节 INC AX 1 字节 一地址 NOP 1 字节 CALL 段内调用 3 字节 零地址 5 字节 段间调用 寄存器 – 寄存器 寄存器 – 立即数 寄存器 – 存储器 ADD AX,BX 2 字节 ADD AX,[3048H] 4 字节 ADD AX,3048H 3 字节 二地址 CALL 7.4 一、RISC 的产生和发展 80 — 20 规律 典型程序中 80% 的语句仅仅使 用处理机中 20% 的指令 执行频度高的简单指令,因复杂指令 的存在,执行速度无法提高 RISC(Reduced Instruction Set Computer) CISC(Complex Instruction Set Computer) —— RISC技术 能否用 20% 的简单指令组合不常用的 80% 的指令功能 ? * 7.1 机器指令 7.2 操作数类型和操作类型 7.3 寻址方式 7.4 指令格式举例 7.5 RISC 技术 一、指令的一般格式 操作码字段 地址码字段 1. 操作码 反映机器做什么操作 (1) 长度固定 (2) 长度可变 用于指令字长较长的情况 ,RISC 如 IBM 370 操作码 8 位 操作码分散在指令字的不同字段中 (3) 扩展操作码技术 操作码的位数随地址数的减少而增加 OP A1 A2 A3 0000 0001 1110 … A1 A1 A1 … A2 A2 A2 … A3 A3 A3 … A2 A2 A2 … A3 A3 A3 … 1111 1111 1111 … 0000 0001 1110 … 1111 1111 1111 … 1111 1111 1111 … 1111 1111 1111 … 0000 0001 1111 … 1111 1111 1111 … 1111 1111 1111 … A3 A3 A3 … 0000 0001 1110 … 4 位操作码 8 位操作码 12 位操作码 16 位操作码 最多15条三地址指令 最多15条二地址指令 最多15条一地址指令 16条零地址指令 7.1 (3) 扩展操作码技术 操作码的位数随地址数的减少而增加 OP A1 A2 A3 0000
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