《计算机组成原理》5-指令系统.pptx

ComputerComposePrinciple计算机组成原理第五章指令系统

目录/Contents010203机器指令指令类型与数据类型寻址方式04RISC技术

5.1机器指令5.1.1指令格式5.1.2指令的操作码5.1.3指令的地址码5.1.4指令字长

5.1.1指令格式1、机器语言指令的一般格式机器语言中的每一条语句称为指令指令至少应指出两方面的信息：CPU将要执行的操作；操作中将使用的操作数或操作数的地址。操作码字段地址码字段

5.1.2指令的操作码2、扩展操作码OPA1A2A3000000011110…A1A1A1…A2A2A2…A3A3A3…A2A2A2…A3A3A3…111111111111…000000011110…111111111111…111111111111…111111111111…000000011111…111111111111…111111111111…A3A3A3…000000011110…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

5.1.2指令的操作码2、扩展操作码操作码的位数，随地址数的减少而增加。OPA1A2A3000000011110…A1A1A1…A2A2A2…A3A3A3…A2A2A2…A3A3A3…111111111111…000000011110…111111111111…111111111111…111111111111…000000011111…111111111111…111111111111…A3A3A3…000000011110…4位操作码8位操作码12位操作码16位操作码三地址指令操作码每减少一个地址数，可多形成，2n条二地址指令，n是一个地址位数，这里为4，既24二地址指令操作码每减少一个地址数，可多形成，24条一地址指令一地址指令操作码每减少一个地址数，可多形成，24条零地址指令

5.1.3指令的地址码1、四地址指令OPA1A2A3A486666A1第一操作数地址A2第二操作数地址A3结果的地址A4下一条指令地址若PC代替A4(A1)OP(A2)A34次访存寻址范围26=64设指令字长为32位操作码固定为8位

5.1.3指令的地址码2、三地址指令8888OPA1A2A3(A1)OP(A2)A34次访存寻址范围28=256若A3用A1或A2代替

5.1.3指令的地址码3、二地址指令OPA1A281212(A1)OP(A2)A1(A1)OP(A2)A2或4次访存若ACC代替A1（或A2）若结果存于ACC寻址范围212=4K3次访存

5.1.3指令的地址码4、一地址指令OPA1824无地址码(ACC)OP(A1)ACC2次访存寻址范围224=16M5、零地址指令

5.1.4指令字长指令字长是指一个指令字中包含的二进制代码的位数。结构简单，指令译码时间短，有利于硬件控制系统的设计，早期的小型计算机中曾经广泛采用固定字长指令，在精简指令集计算机(RISC)中也多采用定长指令。2.指令字长可变1.指令字长固定指令长度不定，结构灵活，平均指令长度短，易于扩展。但由于可变长指令的指令格式不规整，取指令时可能需要多次访存，从而导致不同指令的执行时间不一致，硬件控制系统复杂。

5.1.4指令字长【例5-1】一处理器中共有32个寄存器，使用16位立即数，其指令系统结构中共有142条指今，在某个给定的程序中，20%的指令带有一个输入寄存器和一个输出寄存器；30%的指令带有两个输入寄存器和一个输出寄存器；25%的指令带有一个榆入寄存器、一个输出寄存器、一个立即数寄存器：其余的25%的指令带有一个立即数输入寄存器和一个输出寄存器。1）对以上4种指令类型中的任意一种指令类型来说，共需要多少位?假定指令系统结构要求所有指令长度必须是8的整数倍。2）与使用定长指令集编码相比，当采用变长指令集编码时，该程序能够少占用多少存储器空间？

5.1.4指令字长解：1）由142条指令，得到8位操作码(28=256)由32个寄存器，得到5位寄存器编码而每个立即数需要16位，因此