计算机原理与操作系统 第四章 指令系统.pptVIP

一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。 指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围 指令系统中指令采用等长指令的优点：各种指令字长度是相等的，指令字结构简单，且指令字长度是不变的 ； 采用非等长指令的的优点：各种指令字长度随指令功能而异，结构灵活，能充分利用指令长度，但指令的控制较复杂 。 10、段寻址方式 微型机中采用了段寻址方式。 给定一个20位的地址，从而有220=1 M存储空间的直接寻址能力。 将整个1M存储空间以64K为单位划分为若干个段。在寻址一个内存单元时，由一个基地址再加上某些寄存器提供的16位偏移量来形成实际的20位物理地址。这个基地址就是CPU中的段寄存器。 在形成20位物理地址时，段寄存器中的16位数会自动左移4位，然后与16位偏移量相加，即可形成所需的内存地址。 * 五、指令格式举例 8位微型计算机的指令格式 如8088，字长8位，指令结构可变 包括单字长指令、双字长指令和三字长指令 操作码长度固定 PDP/11系列机的指令格式 字长16位 单字长指令 操作码字段不固定 * 六、 Pentium指令格式 指令长度可变，最短1个字节，最长12个字节，典型的CISC指令系统 由可选前缀（0~4）、操作码（1~2）、一个由mod-R/M字节和一个SIB（Scale Index Base）比例变址字节组成的地址指定器、一个可选的位移量（0~4）和一个可选的立即数字段（0~4）构成。 * 4.4 指令和数据的寻址方式 研究问题 确定本条指令中各操作数的地址 下一条指令的地址 寻址方式是指CPU根据指令中给出的地址码字段寻找相应的操作数的方式，它与计算机硬件结构紧密相关，而且对指令的格式和功能有很大的影响。 * 4.3 指令和数据的寻址方式 指令的寻址方式 顺序方式 PC 跳跃方式 * 4.3 指令和数据的寻址方式 操作数的寻址方式 形成操作数有效地址的方法，称为寻址方式。 操作数通常放在哪儿呢？ * 4.3 指令和数据的寻址方式 操作数包含在指令中； 操作数包含在CPU的某一个内部寄存器中； 操作数包含在主存储器中； 操作数包含在I/O设备的端口中 根据操作数放在不同的地方，从而派生各种不同的寻址方式，往往不同的计算机具有不同的寻址方式。 * 1、隐含寻址 指令中隐含着操作数的地址 如某些运算，隐含了累加器AC作为源和目的寄存器 如8086汇编中的STC指令，设置标志寄存器的C为1 * 2、立即寻址 立即寻址是一种特殊的寻址方式，指令中在操作码字段后面的部分不是通常意义上的操作数地址，而是操作数本身，也就是说数据就包含在指令中，只要取出指令，就取出了可以立即使用的操作数，因此，这样的操作数被称为立即数。 指令格式：操作码θ? 操作数A * 2、立即寻址 特点：在取指令时，操作码和操作数被同时取出，不必再次访问存储器，从而提高了指令的执行速度。 但是，因为操作数是指令的一部分，不能被修改； 而且对于定 长指令格式，操作数的大小将受到指令长度的限制，所以这种寻址方式灵活性最差 通常用于给某一寄存器或主存单元赋初值，或者用于提供一个常数。 * 3、直接寻址 ?指令中地址码字段给出的地址A就是操作数的有效地址EA(Effective Address)，即EA＝A。 * 3、直接寻址 操作数地址是不能修改的，与程序本身所在的位置无关，所以又叫做绝对寻址方式 在早期的计算机中，主存储器的容量较小，指令中地址码的位数要求不长，采用直接寻址方式简单快速，也便于硬件实现，因此，常被作为主要的寻址方式。 但在现代，随着计算机主存容量的不断扩大，所需的地址码将会越来越长。指令中地址码的位数将不能满足整个主存空间寻址的要求，因此直接寻址方式受到了很大的限制。另外，在指令的执行过程中，为了取得操作数，必须进行访存操作，降低了指令的执行速度。 * 4、间接寻址 ?间接寻址意味着指令的地址码部分给出的地址A不是操作数的地址，而是存放操作数地址的主存单元的地址，简称操作数地址的地址。操作数的有效地址的计算公式为：EA＝(A) * 4、间接寻址 特点：因为操作数的有效地址在主存储器中，可以被灵活的修改而不必修改指令，从而使间接寻址要比直接寻址灵活得多。但是，间接寻址在指令执行过程中至少需要两次访问主存储器才能取出操作数，严重降低了指令执行的速度。 * 5、寄存器寻址?? 在指令的地址码部分给出CPU内某一通用寄存器的编号，指令的操作数存放在相应的寄存器中，即EA=Ri 优点： (1)由于寄存器在CPU的内部，指令在执行时从寄存器中取操作数比访问主存要快得多； (2)由于寄存器的数量较少，因此寄存器编