[工学]计算机组成原理17-指令系统02.ppt

林楠 办公室：211 办公电话：0371 电子邮件：linnan@zzu.edu.cn 《 计算机组成原理 》 第七章 指令系统 软件 硬件 逻辑功能：计算 0 + 1 机器指令：001 00 01 汇编语言：ADD r1, r2 软件 硬件 计算机系统包括硬件和软件两大组成部分。 硬件：指构成计算机的CPU、主存、外设等物理装置。 软件：系统软件和各种用户应用软件。 指令：CPU中控制器发布的操作命令。 指令系统：一台计算机所能执行的全部指令的集合。 一台特定的计算机只能执行自己指令系统中的指令。 因此，指令系统就是计算机的机器语言。 软硬件分工就在：指令系统 程序员在指令系统上设计系统 软件，不需要关心硬件设计。 硬件设计去实现指令系统的操 作，所以要了解指令的结构。 Review: 指令系统 指令：CPU中控制器发布的操作命令。 指令格式：一条指令应完成以下功能： 执行什么操作？（操作码） 操作数到哪里去取？结果送到哪里？（地址码） 为了使程序自动执行还应该指出下一条指令的地址。 操作码 地址码 MOV r，m ADD r1，r2 指令的操作码：用于指明本条指令的操作功能。 例如：算术加、减，逻辑与、或，读、写内存，读、写外设……指令的地址码：用于给出被操作数的地址。 包括：参加运算的一或多个操作数地址，运算结果的保存地址…… Review: 指令格式 3）栈指针SP 2）存储单元地址 1）寄存器号 操作数存放的存储结构 操作数地址 1）CPU寄存器组 寄存器号 2）内存 存储单元地址 3）栈（内存中） 栈指针 4）Cache、辅存 不考虑 4 4 4 数据存储的物理结构与存取方式 Review: 指令格式 Review: 指令格式 操作码 地址码 指令格式小结： 固定长度 （IBM/PC） 扩展长度 （PDP-11） 交叉安排 （NOVA） 四地址 三地址 二地址 单地址 零地址 三种方案 按操作数 个数划分 第七章 指令系统 7.1、指令系统概述 7.2、指令的格式 7.2.1、地址码结构 7.2.2、操作码结构 7.3、指令的寻址方式 7.4、指令的类型与功能 操作码 地址码 MOV r，m ADD r1，r2 PC程序计数器 （PC）+1 → PC 寻址 下一条 要执行的 指令地址 本条指令中 的 操作数地址 指令寻址 1) 顺序 ( PC ) + 1 PC 2) 跳跃 由转移指令指出 (JMP) LDA 1000 ADD 1001 DEC 1200 JMP 7 LDA 2000 SUB 2001 INC STA 2500 LDA 1100 ... 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PC +1 指令地址 寻址方式 指令地址 指令 顺序寻址 1 顺序寻址 2 顺序寻址 3 跳跃寻址 7 顺序寻址 8 7.3、指令的寻址方式 第七章 指令系统 7.1、指令系统概述 7.2、指令的格式 7.2.1、地址码结构 7.2.2、操作码结构 7.3、指令的寻址方式 7.4、指令的类型与功能 操作码 地址码 MOV r，m ADD r1，r2 PC程序计数器 （PC）+1 → PC 寻址 寻址 下一条 要执行的 指令地址 本条指令中 的 操作数地址 7.3、指令的寻址方式 从硬件角度来说，研究各种寻址方式的主要目的是： 1）扩大寻址空间 2）为编程提供方便 究竟设置哪些寻址方式，取决于寻址方式能否为编程提供方便。 常见寻址方式： 1）立即寻址 2）直接寻址 3）寄存器直接寻址 4）隐含寻址 5）间接寻址 6）寄存器间接寻址 7）相对寻址 8）基址寻址 9）变址寻址 10）堆栈寻址 7.3、指令的寻址方式 1）立即寻址（操作数在指令中） 立即寻址是一种特殊的寻址方式，指令中操作码后不是操作数地址， 而是操作数本身，这样的数称为立即数。 操作码 特点：在取指令时，操作码和操作数同时取出；