24、指令系统概述.pptx

指令系统概述

一、CISC和RISC

在CISC计算机中，有百分之八十的功能更强、实现起来更为复杂的指令却较少被使用，在程序运行过程中只占到百分之二十的时间，有百分之八十的程序运行时间使用的是另外百分之二十的功能简单、实现容易的指令。

提出简化指令系统的计算机（ReducedInsructionSetComputer，RISC）的概念，只选用几种简单的寻址方式和最常用的几十条指令，充分考虑了超大规模集成电路设计、制造中的有关问题，吸收当前软件研究的各项成果，从硬、软件结合的角度解决了许多矛盾，设计制造出运行性能更高的计算机系统。

1、指令系统类型

2、指令系统设计的原则

（1）完备性：完备性是指用汇编语言编写各种程序时，指令系统直接提供的指令足够使用，不必用软件来实现。完备性要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。

（2）有效性：程序简洁，没有歧义，常用指令运行速度快。

（3）规整性：语言使用规则统一简单，易学易记。

（4）兼容性：同一系列低档计算机的程序能在新的高档机上直接运行。

二、指令格式

1、定长操作码

指令的操作码部分采用固定长度编码，这种方式译码方便，指令执行速度快，但有信息冗余。例如，IBM360/370采用8位定长操作码，最多可有256条指令，但指令系统中只提供了183条指令，有73种为冗余编码。

IBM360/370指令格式

2、变长操作码

一种扩展操作码的安排示意

3、地址码

地址码类型：

（1）四地址指令：A1为第一操作数地址；A2为第二操作数地址；A3为结果地址；A4为下一条指令的地址。

（2）三地址指令：可完成(A1)OP(A2)→A3的操作，后续指令的地址隐含在程序计数器PC之中。

（3）二地址指令:可完成（A1)OP(A2)→A1的操作，即A1字段既代表源操作数的地址，又代表存放本次运算结果的地址，有的机器也可以表示（A1)OP(A2)→A2的操作。

（4）一地址指令：可完成（ACC)OP(A1)→ACC的操作，ACC既存放参与运算的操作数，又存放运算的中间结果，这样，完成一条一地址指令只需两次访存。

（5）零地址指令：零地址指令在指令字中无地址码，例如，空操作（NOP）、停机（HLT）这类指令只有操作码。而子程序返回（RET）、中断返回（IRET）这类指令没有地址码，其操作数的地址隐含在堆栈指针SP中。

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