第十一讲(指令设计基础及指令系统).ppt

第4章 指令系统 南大科技学院 主讲 罗少彬 Email ：luoshaobin2010@163.com Phone：83#####例 16位机指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。 　　　OP 　----------- 　　源寄存器 　变址寄存器 　　　　　　　　　　　位移量(16位) 15　　 10　　　　　　　　7　　　　　　 　 4 3　　　　　 　 0 解： (1) 双字长二地址指令，用于访问存储器。 (2) 操作码字段OP为6位，可以指定26=64种操作。 (3) 一个操作数在源寄存器（共24=16个），另一个操作数在存储器中（由变址寄存器和位移量决定），所以是RegisterStore型指令，可寻址存储器范围216=64K。 指令设计基础 指令系统概述 本讲主要内容 程序、指令、指令系统 程序：是由一系列的指令组成 指令：是要计算机执行某种操作的命令 指令系统：是一台计算机中所有指令的集合 决定计算机的基本功能，软件与硬件的界面 是计算机系统设计的一个核心问题 指令系统概述 指令的分类 一台计算机的指令系统通常有上百条或几百条指令，从它们所完成的功能来看，一个较为完善的指令系统，应具备以下各类指令。 1.数据传送类指令 这类指令的功能是实现寄存器与寄存器，寄存器与存储单 元以及存储单元与存储单元之间的数据传送。 数据传送指令主要包括取数指令、存数指令、传送指令、 成组传送指令、字节交换指令、清累加器指令、堆栈操作 指令等等。 2.算术运算指令 　这类指令包括二进制定点加、减、乘、除指令，浮点加、减、乘、除指令，求反、求补指令，算术移位指令，算术比较指令，十进制加、减运算指令等。这类指令主要用于定点或浮点的算术运算。大型机（如IBM 370机、国产银河机、CRAY-1机、CDC的STAR－100机等）中还设置有向量运算 指令，可直接对整个向量或矩阵进行求和、求积运算。 3.逻辑运算指令 　　这类指令包括逻辑加、逻辑乘、逻辑比较、测等指令、按位加、逻辑移位等指令，主要用于无符号数的位操作、代码的转换、判断及运算。移位指令用来对寄存器的内容实现左移、右移或循环移位。 4.程序控制指令 　　程序控制指令也称转移指令。执行程序时，有时机器执行到某条指令时，出现了几种不同结果，这时机器必须执行一条转移指令，根据不同结果进行转移，从而改变程序原来执行的顺序。这种转移指令称为条件转移指令。除各种条件转移指令外，还有无条件转移指令、转子程序指令、返回主程序指令、中断返回指令等。 转移指令的转移地址一般采用直接寻址和相对寻址方式来确定。 转子指令是转向本指令操作地址所指出的子程序入口，并将原程序中下一条指令地址存入内存某单元（或指定的某个寄存器）中，以便为返回主程序时提供返回地址。 5.输入输出指令 　　输入输出指令主要用来启动外围设备，检查测试外围设备的工作状态，并实现外部设备和CPU之间，或外围设备与外围设备之间的信息传送。 6.字符串处理指令 　　字符串处理指令是一种非数值处理指令，一般包括字符串传送、字符串转换（把一种编码的字符串转换成另一种编码的字符串）、字符串替换（把某一字符串用另一字符串替换）等。这类指令在文字编辑中对大量字符串进行处理。 7.陷阱(TRAP)指令 陷阱是一种意外事故中断，它的目的不是请求CPU正常处理中断，而是为了把发生的故障通知CPU，并根据故障的情况转入相应的故障处理程序。陷讲指令就是为实现这个任务而设置的。 在一般计算机中，陷阱指令是一种隐含指令（它不出现在指令系统中，其功能是以指令的形式隐含地完成的），用户不能使用，只有当故障出现时，才由CPU自动产生并执行之，故又叫自中断指令。 但是，有些计算机中又设置有可供用户使用的陷阱指令，可用它来实现调用系统程序的请求。 例如，INTEL 8086的软件中断指令，实质上是一种直接提供用户使用的陷阱指令，它可完成调用系统子程序的过程。其汇编格式为：INT TYPE，其中TYPE是一个8位常数，表示中断类型。执行时，根据中断类型可以找到相应系统子程序的入口地址。 8.特权指令 　　特权指令是指具有特殊权限的指令。这类指令只用于操作系统或其他系统软件，一般不直接提供给用户使用。 在多用户、多任务的计算机系统中特权指令必不可少。它主要用于系统资源的分配和管理。 9.其他指令 　　除以上各类指令外，还有状态寄存器置位、复位指令、测试指令、暂停指令，空操作指令，以及其他一些系统控制用的特殊指令。 * * 指令设计基础