计算机组成原理(白中英)第4章指令系统.ppt

《计算机组成原理(白中英)第4章指令系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理(白中英)第4章指令系统.ppt（53页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、*第四章第四章 指令系统指令系统概述寻址方式指令系统*2*概概 述述指令：是指示计算机某种操作的命令。微指令，机器指令，宏指令指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合。它是机器硬件设计的依据，也是软件设计的基础。它决定了一台计算机硬件的主要性能和基本功能。是硬件和软件间的界面。系列计算机：有共同的指令集，相同的基本体系结构。CISC和RISC*3*一个完善的指令系统应满足：1.1.完备性：指令丰富，功能齐全，使用方便。完备性：指令丰富，功能齐全，使用方便。2.2.有效性：程序占空间小，执行速度快。有效性：程序占空间小，执行速度快。3.3.规整性：对称性，匀齐性，指令格式和数规整性：对称性，匀齐

2、性，指令格式和数据格式的一致性。据格式的一致性。4.4.兼容性：兼容性：“向上兼容向上兼容”-系列机中低档机上运行系列机中低档机上运行的软件可以在高档机上运行。的软件可以在高档机上运行。*4*计算机语言与硬件结构的关系计算机语言与硬件结构的关系高级语言的语句和用法与具体机器的指令系统无高级语言的语句和用法与具体机器的指令系统无关；关；低级语言分机器语言和汇编语言，他们和具体机低级语言分机器语言和汇编语言，他们和具体机器的指令系统密切相关。器的指令系统密切相关。汇编语言与硬件的关系密切，编写的程序紧凑、汇编语言与硬件的关系密切，编写的程序紧凑、占内存小、速度快，特别适合与编写经常与硬件占内存小、

3、速度快，特别适合与编写经常与硬件打交道的系统软件；而高级语言不涉及机器的硬打交道的系统软件；而高级语言不涉及机器的硬件结构，通用性强、编写程序容易，特别适合与件结构，通用性强、编写程序容易，特别适合与编写与硬件没有直接关系的应用软件。编写与硬件没有直接关系的应用软件。*5*概概 述述机器指令的要素机器指令的要素操作码操作码源操作数源操作数目的操作数目的操作数下一条指令的引用下一条指令的引用 指令字指令字（简称指令）即表示一条指令的机器字。（简称指令）即表示一条指令的机器字。指指令令格格式式则则是是指指令令字字用用二二进进制制代代码码表表示示的的结结构构形形式，由式，由操作码操作码字段和字段和地

4、址码地址码字段组成。字段组成。操作码操作数操作数*6*1 1操作码操作码 设设计计计计算算机机时时，对对指指令令系系统统的的每每一一条条指指令令都都要规定一个操作码。要规定一个操作码。指令操作码表示该指令进行什么性质的操作指令操作码表示该指令进行什么性质的操作,表征指令的操作特性与功能。表征指令的操作特性与功能。组组成成操操作作码码字字段段的的位位数数一一般般取取决决于于计计算算机机指指令系统的规模。令系统的规模。例例如如，一一个个指指令令系系统统只只有有8 8条条指指令令，则则有有3 3位位操操作作码码就就够够；如如果果有有3232条条指指令令，那那么么就就需需要要5 5位位操操作码。作码。

5、*7*2 2地址码地址码 地地址址码码字字段段通通常常指指定定参参与与操操作作的的操操作数的地址。作数的地址。根根据据一一条条指指令令中中有有几几个个操操作作数数地地址址，可可将将该该指指令令称称为为几几操操作作数数指指令令或或几几地地址址指指令令。目目前前，二地址指令和一地址指令用的最多。二地址指令和一地址指令用的最多。零地址指令零地址指令一地址指令一地址指令二地址指令二地址指令三地址指令三地址指令操作码操作码 A1操作码操作码 A2A1操作码操作码A3A2A1操作码操作码*8*(1)(1)零地址指令的指令字中只有操作码，而没有地零地址指令的指令字中只有操作码，而没有地址码。址码。(2)(2

6、)一地址指令常称为单操作数指令。一地址指令常称为单操作数指令。OP(A)-A (AC)OP(A)-AC(3)(3)二地址指令常称为双操作数指令。二地址指令常称为双操作数指令。(A1)OP (A2)-A1(4)(4)三地址指令字中有三个操作数地址。三地址指令字中有三个操作数地址。(A1)OP (A2)-A3OPOP表示操作性质表示操作性质;（ACAC）表示累加寄存器表示累加寄存器ACAC中的数；中的数；（A A）表示内存中地址为表示内存中地址为A A的存储单元中的数或运的存储单元中的数或运算器中地址为算器中地址为A A的通用寄存器中的数；的通用寄存器中的数；表示把操表示把操作（运算）结果传送到指

7、定的地方。作（运算）结果传送到指定的地方。*9*二地址指令格式中，从操作数的物理位置来说，二地址指令格式中，从操作数的物理位置来说，又可归结为三种类型。又可归结为三种类型。存储器存储器-存储器（存储器（SSSS）型指令：）型指令：操作时都是涉及内操作时都是涉及内存单元，参与操作的数都放在内存里，从内存某单元存单元，参与操作的数都放在内存里，从内存某单元中取操作数，操作结果存放至内存另一单元中，因此中取操作数，操作结果存放至内存另一单元中，因此机器执行这种指令需要多次访问内存。机器执行这种指令需要多次访问内存。寄存器寄存器-寄存器（寄存器（RRRR）型指令：）型指令：需要多个通用寄存需要多个通用

8、寄存器或个别专用寄存器，从寄存器中取操作数，把操作器或个别专用寄存器，从寄存器中取操作数，把操作结果放到另一寄存器。机器执行寄存器结果放到另一寄存器。机器执行寄存器-寄存器型指令寄存器型指令的速度很快，因为执行这类指令，不需要访问内存。的速度很快，因为执行这类指令，不需要访问内存。寄存器寄存器-寄存器（寄存器（RSRS）型指令：）型指令：执行此类指令时，执行此类指令时，既要访问内存单元，又要访问寄存器。既要访问内存单元，又要访问寄存器。*10*3 3指令字长度指令字长度 一个指令字中包含二进制代码的位数，称为指令字长度。而机器字长是指计算机能直接处理的二进制数据的位数，与主存单元的位数一致，它

9、决定了计算机的运算精度。它们之间关系如上：其中它们之间关系如上：其中L L为指令字长度，为指令字长度，N N为机器字长度为机器字长度*11*使用多字长指令，目的在于提供足够的地址位来解决访问内存任何单元的寻址问题。其主要缺点是必须两次或多次访问内存以取出一整条指令，降低了CPU的运算速度，又占用了更多的存储空间。等长指令字结构:各种指令字长度是相等的。这种指令字结构简单，且指令字长度是不变的。变长指令字结构: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。*12*4.4.指令助记符指令助记符 由于硬件只能识别由于硬件只能识别1 1和和0 0，所以采用，所以采用二

10、进制操作码是必要的，但是书写程序二进制操作码是必要的，但是书写程序却非常麻烦。却非常麻烦。为了便于书写和阅读程序，每条指为了便于书写和阅读程序，每条指令通常用令通常用3 3个或个或4 4个英文缩写字母来表示。个英文缩写字母来表示。这种缩写码叫做这种缩写码叫做指令助记符指令助记符。在不同的计算机中，指令助记符的在不同的计算机中，指令助记符的规定是不一样的。因此，指令助记符还规定是不一样的。因此，指令助记符还必须转换成与它们相对应的二进制码。必须转换成与它们相对应的二进制码。*13*指令格式举例 八位微型计算机的指令格式 8位微型机字长只有8位，指令结构是一种可变字长形式，包含单字长、双字长、三字

11、长指令等多种。内存按字节编址，所以单字长指令每执行一条指令后，指令地址加。双字长指令或三字长指令每执行一条指令时，指令地址要加2或加3，可见多字长的指令格式不利于提高机器速度。操作数地址操作数地址操作数地址操作数地址操作数操作数操作数地址操作数地址操作数操作数操作数操作数单字长指令单字长指令双字长指令双字长指令三字长指令三字长指令*14*指令和指令系统指令和指令系统指令的使用指令的使用一一般般的的操操作作数数类类型型大大小小选选择择主主要要有有：字字节节、半半字字（1616位位）、单单字字（3232位位）、和和双双字字（6464位）。位）。*15*例：指令格式如下所示，其中机器字长例：指令格式

12、如下所示，其中机器字长1616位，位，OPOP为操作码，试分析指令格式的特点。为操作码，试分析指令格式的特点。OP -源寄存器源寄存器 目标寄存器目标寄存器15 9 7 4 3 0 解解：(1)单字长二进制指令。(2)操作码字段OP可以指定27=128条指令。(3)源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器（可分别指定16个），所以是RR型指令，两个操作数均在寄存器中。(4)这种指令结构常用于算术逻辑运算类指令。*16*例：例：指令格式如下所示，指令格式如下所示，OPOP为操作码字为操作码字段，试分析指令格式特点。段，试分析指令格式特点。15 10 7 4 3 0 解解：（1）双字长二地址指令，用于访

13、问存储器。（2）操作码字段OP为6位，可以指定64种操作。（3）一个操作数在源寄存器（共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RS型指令。*17*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式指令的寻址方式指令的寻址方式 计计算算机机中中有有两两种种信信息息。即即指指令令和和数数据据（或或称称操操作作数数），它它们们都都存存放放在在存存储储器器相相应应的的地地址址中中。运运行行程程序序时时，计计算算机机逐逐条条执执行行指指令令，并并对对数数据据进进行行处处理理。如如何何从从存存储储器器中中找找到到所所需需要要的的指指令令或或数数据据呢呢？很很明明显，只要找到它们在存储器的

14、有效地址即可。显，只要找到它们在存储器的有效地址即可。所所谓谓寻寻址址方方式式，就就是是寻寻找找指指令令或或操操作作数数的的有有效效地址的方式。地址的方式。1.顺序寻址方式顺序寻址方式：按照指令在内存的存放位置顺序地：按照指令在内存的存放位置顺序地取出指令，然后执行的过程，为顺序寻址方式。取出指令，然后执行的过程，为顺序寻址方式。2.跳跃寻址方式跳跃寻址方式：程序转移执行的顺序。：程序转移执行的顺序。*18*1.1.顺序寻址顺序寻址 为了达到顺序寻址为了达到顺序寻址的目的，的目的，CPUCPU中必须有中必须有一个程序计数器（一个程序计数器（PCPC）对指令的顺序号进行计对指令的顺序号进行计数。

15、数。PCPC中开始时存放程中开始时存放程序的首地址，然后每执序的首地址，然后每执行一条指令，行一条指令，PCPC加加 1 1，以指出下条指令的地址，以指出下条指令的地址，直到程序结束。直到程序结束。100PC+1内存内存100101*19*2.2.跳跃寻址跳跃寻址 当当程程序序中中出出现现分分支支或或循循环环时时，就就会会改改变变程程序序的的执执行行顺顺序序。此此时时，对对指指令令寻寻址址就就要要采采取取跳跳跃跃寻寻址址方方式式。所所谓谓跳跳跃跃，就就是是指指下下条条指指令令的的地地址址不不是是通通过过程程序序计计数数器器PCPC加加1 1获得的，而是由指令本身给出。获得的，而是由指令本身给出

16、。100Jmp 103PC主存 100 101 102103*20*操作数的寻址方式1.隐含寻址隐含寻址2.立即寻址立即寻址3.直接寻址直接寻址4.间接寻址间接寻址5.寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式6.相对寻址方式相对寻址方式7.基值寻址方式基值寻址方式8.变址寻址方式变址寻址方式9.块寻址方式块寻址方式10.段寻址方式段寻址方式*21*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式隐含寻址隐含寻址 这这种种类类型型的的指指令令，不不是是明明显显地地给给出出操操作作数数的地址，而是指令中隐含着操作数的地址。的地址，而是指令中隐含着操作数的地址。在在指指令令中中不

17、不明明显显的的给给出出而而是是隐隐含含着着操操作作数数的的地地址址。例例如如，单单地地址址的的指指令令格格式式，没没有有在在地地址址字字段段中中指指明明第第二二操操作作数数地地址址，而而是是规规定定累累加加寄寄存存器器AC作作为为第第二二操操作作数数地地址址，AC对对单单地地址址指令格式来说是隐含地址。指令格式来说是隐含地址。*22*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式立即地址立即地址 指指令令的的地地址址字字段段指指出出的的不不是是操操作作数数的的地地址址，而而是是操操作作数数本本身身，这这种种寻寻址址方方式式称称为为立立即即寻寻址址。立立即即寻寻址址方方式式的的特特点点是是指指令令执执

18、行行时时间间很很短短，因因为为它它不不需需要要访访问问内内存存取取数数，从从而节省了访问内存的时间。而节省了访问内存的时间。例如：例如：单地址的单地址的移位指令移位指令格式为格式为 这里，这里，D不表示地址，而是表示某寄存器中存放的操不表示地址，而是表示某寄存器中存放的操作数需要移位的次数，因此作数需要移位的次数，因此D可看做移位指令的操作数。可看做移位指令的操作数。F为标志位，当为标志位，当F=1时，进行右移；当时，进行右移；当F=0时，进行左移。时，进行左移。OP（移位）F D*23*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式直接寻址直接寻址 直直接接寻寻址址是是一一种种基基本本的的寻寻址址

19、方方法法，其其特特点点是是：在在指指令令格格式式的的地地址址字字段段中中直直接接指指出出操操作作数数在在内内存存的的地地址址D。由由于于操操作作数数的的地地址址直直接接给给出出而而不不需需要要经经过过某某种种变变换换或或运运算算，所所以以称称这这种种寻寻址址方方式式为为直直接接寻址方式。寻址方式。操作数操作数=2000HOP X D=1350H 2000H1350H*24*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式间接寻址间接寻址 间间接接寻寻址址是是相相对对于于直直接接寻寻址址而而言言的的，在在间间接接寻寻址址的的情情况况下下，指指令令地地址址字字段段中中的的形形式式地地址址D不不是是操操作作

20、数数的的真真正正地地址址，而而是是操操作作数数地地址址的的指指示示器器，或或者者说说D单单元元的的内内容才是操作数的有效地址。容才是操作数的有效地址。*25*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式操作数操作数=1234HOP X2 D=1000H 操作数地址=2000HS=1234H1000H2000H*26*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式寄存器寻址和寄存器间接寻址方式寄存器寻址和寄存器间接寻址方式 当当操操作作数数不不放放在在内内存存中中，而而是是放放在在中中央央处处理理器器的的通通用用寄寄存存器器中中时时，可可采采用用寄寄存存器器寻寻址址方方式式。显显然然，此此时时指指令令中中

21、给给出出的的操操作作数数地地址址不不是是内内存存的的地地址址单单元元号号，而而是是通通用用寄寄存存器器的的编编号号，操操作作数数在在CPU的的内内部部寄寄存存器器中。如：中。如：(AX，BX，CX，DX)寄寄存存器器间间接接寻寻址址方方式式与与寄寄存存器器寻寻址址方方式式的的区区别别在在于于：指指令令格格式式中中的的寄寄存存器器内内容容不不是是操操作作数数，而而是是操操作作数的地址，该地址指明的操作数在内存中。数的地址，该地址指明的操作数在内存中。*27*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式相对寻址相对寻址 把把程程序序计计数数器器PCPC的的内内容容加加上上指指令令格格式式中中的的形形式

22、式地地址址D D而而形形成成操操作作数数有有效效地地址址。程程序计数器的内容就是当前指令的地址。序计数器的内容就是当前指令的地址。因因此此，所所谓谓“相相对对”寻寻址址，就就是是相相对对于于当当前前指指令令地地址址而而言言。采采用用相相对对寻寻址址方方式式的的好好处处是是程程序序员员勿勿需需用用指指令令的的绝绝对对地地址址编编程，因而所编程序可以放在内存任何地方。程，因而所编程序可以放在内存任何地方。*28*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式 假假设设D=1000H，PC=2000H，则则有有效效地地址址=（PC）+D=2000H+1000H=3000H 操作数操作数=（3000H）=1

23、234H PC操作数操作数=1234H=1234H+OP X3 D1234H3000H*29*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式变址和基值寻址方式变址和基值寻址方式 变址寻址方式与基值寻址方式有点变址寻址方式与基值寻址方式有点类似，它们都是把某个变址寄存器或基类似，它们都是把某个变址寄存器或基值寄存器的内容，加上指令格式中的形值寄存器的内容，加上指令格式中的形式地址而形成操作数的有效地址。式地址而形成操作数的有效地址。但使用变址寻址方式的目的不在于但使用变址寻址方式的目的不在于扩大寻址空间，而在于实现程序块的规扩大寻址空间，而在于实现程序块的规律变化。律变化。*30*指令和数据的寻址方式

24、指令和数据的寻址方式 A操作数操作数OP X3 D+SE=S=D+(A)*31*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式复合寻址方式复合寻址方式 复复合合寻寻址址方方式式是是把把间间接接寻寻址址方方式式同同相相对对寻寻址址方方式式或或变变址址相相结结合合而而形形成成的的寻寻址址方方式式。它它分分为先间接方式与后间接方式两种。为先间接方式与后间接方式两种。（1）变址间接式）变址间接式 这这种种寻寻址址方方式式是是先先把把变变址址寄寄存存器器的的内内容容A和和形形式式地地址址D相相加加得得A+D，然然后后间间接接寻寻址址，求求得得操操作作数数的的有有效效地地址址。操操作作数数的的有有效效地地址址为

25、为E=（A+D）*32*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式 假假设设变变址址寄寄存存器器A的的值值为为0050H，D=1000H，则则有有效效地地址址=（A）+D）=（0050H+1000H）=2345H 操作数操作数=（2000H）=2345H A N S 操作数OP X3 D+*33*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式（2）间接变址式）间接变址式 这这种种寻寻址址方方式式是是先先将将形形式式地地址址取取间间接接变变换换（D）=N然然后后把把N和和变变址址寄寄存存器器的的内内容容A相相加加，即即得得操操作作数数的的有有效效地地址址。操操作作 数数 的的 有有 效效 地地 址址 表

26、表 达达 式式 为为E=A+（D）=A+N*34*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式 假设变址寄存器假设变址寄存器A的值为的值为0050H，D=1000H，则有效地址则有效地址=A+（D）=0050H+（1000H）=0050+2000=2050H 操作数操作数=（2050H）=3456H A 操作数操作数 N S+OP X3 D2000H3456H*35*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式块寻址：块寻址：通常在指令中指出数据块的起始地址和数据块通常在指令中指出数据块的起始地址和数据块的长度，常用在输入输出指令中。的长度，常用在输入输出指令中。多用于多用于I/OI/O指令。对顺序连

27、续的成块数据字进行指令。对顺序连续的成块数据字进行寻址。寻址。目的：压缩程序的长度，加块执行速度。目的：压缩程序的长度，加块执行速度。用于：用于：1 1）两个部件间的数据交换；）两个部件间的数据交换；2 2）程序，数据块的浮动。）程序，数据块的浮动。若块的长度可变，格式如下：若块的长度可变，格式如下：操作码操作码源首址源首址标志位标志位末首址末首址*36*指令和数据的寻址方式指令和数据的寻址方式段寻址段寻址 以以80868086的段寻址为例。这种寻址方式的的段寻址为例。这种寻址方式的实质是基值实质是基值寻址寻址。Intel 8086/8088Intel 8086/8088微机中，微机中，ALU

28、16ALU16位运算，但其寻位运算，但其寻址范围可到址范围可到1M1M，即地址有，即地址有2020位位。16位逻辑地址16位段寄存器4位20位物理地址ALU*37*操作数寻址方式设计的要求操作数寻址方式设计的要求1.1.指令内包含的地址尽可能短；指令内包含的地址尽可能短；短地址指令占存储空间小，且能减少存储时间。短地址指令占存储空间小，且能减少存储时间。2.2.能访问尽可能大的存储空间；能访问尽可能大的存储空间；3.3.地址能隐含在寄存器里；地址能隐含在寄存器里；寄存器字长与机器字长相同寄存器字长与机器字长相同,一般对应整个存储一般对应整个存储空间。这样在发生大跨步跳跃时空间。这样在发生大跨步

29、跳跃时,用短指令也行。用短指令也行。4.4.希望在不改变指令的情况下改变地址的实际值；能希望在不改变指令的情况下改变地址的实际值；能够处理数组够处理数组,表格或数据串。表格或数据串。5.5.寻址方式尽可能简单。寻址方式尽可能简单。*38*例：一种二地址例：一种二地址RSRS型指令的结构如下所示：型指令的结构如下所示：其中其中I I为间接寻址标志位，为间接寻址标志位，X X为寻址模式字段，为寻址模式字段，D D位偏位偏移量字段。通过移量字段。通过I I，X X，D D的组合，可构成下表所示的的组合，可构成下表所示的寻址方式。寻址方式。请写出六种寻址方式的名称。请写出六种寻址方式的名称。解解：直接

30、寻址直接寻址 相对寻址相对寻址 变址寻址变址寻址寄存器间接寻址寄存器间接寻址 间接寻址间接寻址基址寻址基址寻址6 6位位 4 4位位1 1位位 2 2位位1616位位*39*堆栈寻址方式堆栈寻址方式堆栈堆栈-能存取数据的暂时存储单元能存取数据的暂时存储单元.一一.串联堆栈串联堆栈 一组专门的寄存器，一个一组专门的寄存器，一个R R保存一个数据。保存一个数据。数据的传送在栈顶和累加器之间进行。数据的传送在栈顶和累加器之间进行。特点特点:速度高，后进先出。速度高，后进先出。A B C DAC缺点：1、寄存器的数目有限的2、堆栈读出是破坏性的*40*二.存储器堆栈 用一部分主存空间作堆栈用一部分主存

31、空间作堆栈.优点优点:1.:1.长度可随意长度可随意;2.2.堆栈的数目可随意指定堆栈的数目可随意指定;3.3.寻址简单寻址简单-用访内指令用访内指令.硬件支持:SP-SP-堆栈指示器堆栈指示器(栈指针栈指针),CPU),CPU中一个专门寄存器。中一个专门寄存器。SPSP的内容是栈顶的单元地址。改变的内容是栈顶的单元地址。改变SPSP的内容即可移的内容即可移动栈顶的位置。动栈顶的位置。注意注意:主存中某一部分作为堆栈区后，该部分不能作主存中某一部分作为堆栈区后，该部分不能作其它用途。其它用途。*41*一一)进栈进栈-累加器中的数送堆栈保存累加器中的数送堆栈保存.（AC）Msp (sp)1 sp

32、 97 97AC 98 AC 98 99 99-sp 100-sp 100 97AC 98-sp 99 100baaba*42*二二)出栈出栈-将堆栈中的数取出送累加器将堆栈中的数取出送累加器.(sp)+1 sp (Msp)AC 97 97 98sp 98 99 AC 99-sp 100 100 97 98 99 100babaa*43*8086 8086 堆栈指令堆栈指令 设设spsp的初值的初值 MOV sp,imMOV sp,im 采用下推式采用下推式 （PUSH DOWNPUSH DOWN）堆栈的最大容量为堆栈的最大容量为spsp的初值与的初值与ssss间的距离。间的距离。例：例：PU

33、SH AXPUSH AX 分两次完成：分两次完成：AH sp,(sp)AH sp,(sp)1 sp1 sp AL sp,(sp)AL sp,(sp)1 sp1 sp注意注意：存储器堆栈中，进栈时先存入数据，后修存储器堆栈中，进栈时先存入数据，后修改堆栈指示器；出栈时，先修改堆栈指示器，改堆栈指示器；出栈时，先修改堆栈指示器，然后取出数据。然后取出数据。*44*典型指令典型指令 一台计算机最基本的、必不可少的指令是不一台计算机最基本的、必不可少的指令是不多的，因为很多指令都可以用这些最基本的指令组多的，因为很多指令都可以用这些最基本的指令组合来实现。合来实现。既可以直接用硬件实现，也可以用其他指

34、令既可以直接用硬件实现，也可以用其他指令编成子程序来实现，但两者在执行时间上差别很大，编成子程序来实现，但两者在执行时间上差别很大，因此在指令系统中，有相当一部分指令是为了提高因此在指令系统中，有相当一部分指令是为了提高程序的执行速度和便于程序员编写程序而设置的。程序的执行速度和便于程序员编写程序而设置的。另外，指令系统的有效性还表现在用它所编制另外，指令系统的有效性还表现在用它所编制的程序占用的存储器空间小。的程序占用的存储器空间小。*45*分类分类（8088/8086）1.数据传送类数据传送类 取数取数 MOV AX，TEMP 存数存数 MOV TEMP，AX 传送传送 MOV AX，CX

35、2.算术运算类算术运算类 定点，定点，ADD，ADC，INC，SUB，DEC，MUL，DIV等 浮点，浮点，求反，求补，求反，求补 NEG，比，比较较 CMP3.逻辑运算类逻辑运算类 NOT，AND，OR，XOR，TEST*46*4.程序控制类程序控制类 无条件转移无条件转移 JMP 条件转移条件转移 C，Z，S，P，O 转子程序转子程序 JSR 子程序返回子程序返回 RET 中断返回中断返回 IRET5.输入输入/输出类输出类 IN AX，n OUT n,AX6.其他类其他类 标志操作：标志操作：CLC（clear carry flag)STC(set carry flag)CLI(clea

36、r interrupt elable flag)HLT，WAIT，ESC，LOCK*47*指令和指令系统指令和指令系统指令的使用指令的使用*48*指令和指令系统指令和指令系统指令的使用指令的使用*49*CISC和和RISCCISCCISC：复杂指令系统复杂指令系统RISCRISC：精简指令系统精简指令系统*50*CISC和和RISC问题的提出问题的提出CISCCISC的问题的问题庞大的指令集庞大的指令集纷繁复杂的寻址模式纷繁复杂的寻址模式硬件实现复杂硬件实现复杂（硬件资源的利用率低硬件资源的利用率低）*51*精简指令集结构精简指令集结构RISCRISC的理由的理由减小代码空间减小代码空间精简指

37、令集结构的特征精简指令集结构的特征每周期一条指令每周期一条指令寄存器寄存器-寄存器操作（除寄存器操作（除Load/StoreLoad/Store类型结构）类型结构）简单的寻址方式简单的寻址方式简单的指令格式简单的指令格式*52*RISCRISC指令系统的最大特点是：指令系统的最大特点是：选取使用频率最高的一些简单指令，选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少；指令条数少；指令长度固定，指令格式种类少；指令长度固定，指令格式种类少；只有取数存数指令访问存储器，其只有取数存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行余指令的操作都在寄存器之间进行。*53*例题：分析指令格式及寻址方式特点分析指令格式及寻址方式特点。15 12 11 9 8 65 3 2 0 源地址 目标地址 答：答：指令格式及寻址方式的特点如下：1）单字长二地址指令；2）操作码可指定16条指令；3）源和目的均有8种寻址方式；4）源地址寄存器和目的地址寄存器均有8个。OP寻址方式寄存器寻址方式寄存器