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计算机组成原理——指令与数据的寻址方式
前言: 指令的定义:计算机执行某种操作的命令。从计算机组成的层次结构来看,计算机的指令有微指令,机器指令,宏指令之分。 微指令:微程序级的命令,它属于硬件。 宏指令:由若干条机器指令组成的软件指令,它属于软件。 机器指令:介于微指令和宏指令之间,每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算。 指令系统的定义:一台计算机中的所有机器指令的集合。 指令系统的功能:表示一台计算机性能的重要因素,是设计一台计算机的硬件与低层软件的接口。指令系统的格式与功能不仅影响机器的硬件结构,还影响着系统软件。 指令集就是计算机硬件和软件的交界面,软件通过指令系统告诉计算机的硬件要做什么操作;计算机的硬件通过指令系统把运算结果和硬件的状态返回给软件。 指令字长(固定字长、可变字长):一条指令的长度是多少位。 指令系统的发展情况: 复杂指令系统计算机,简称CISC 庞大的指令系统使计算机的研制周期变长,难以保证正确性,不易调试维护。采用了大量使用频率很低的复杂指令而造成硬件资源浪费。精简指令系统计算机,简称RISC 提出了便于VLSI技术实现的精简指令系统计算机。 一、指令格式指令格式:指令字用二进制代码表示的结构形式,通常由操作码字段和地址码字段组成。操作码字段表征指令的操作属性与功能(如加法、减法、取数、存数等),地址码字段指定参与操作的操作数的地址。 操作码字段 (反映了机器做什么样的操作,对什么数进行操作) 不同的指令用操作码字段的不同编码来表示,每一种编码代表一种指令。例如,如果操作码是3位,用001代表计算机执行加法操作,010代表计算机执行减法操作等等。CPU中的专门电路用来解释每一个操作码,因此计算机能够执行操作码表示的操作。 (1)长度固定:用于指令字长较长的情况。 (2)长度可变:操作码分散在指令字的不同字段。 (3)拓展操作码字段:保留码点,操作码的位数随着地址数的减少而增加。减少地址码的个数,来扩展操作码的长度,增加指令的条数。为了区分操作码的位数,一定要保证短操作码一定不能是长操作码的前缀。一般来说,高频使用的指令,用短操作码表示;低频使用的指令,用长操作码表示。 地址码字段 (1)四地址 注意用括号括起来,如(A)操作码字段A指明的是操作数的地址,而不是操作数本身。 现代计算机或模型机中PC代表下一条将要执行的指令,用PC代替A4字段。 ![]() ![]() ![]() 存储器既可以存放数据,又可以存放指令。因此,当某个操作数或某条指令存放在某个存储单元时,其存储单元的编号,就是该操作数或指令在存储器中的地址。 寻址方式:(1)下一条 欲执行 指令 的 指令地址(2)确定 本条指令 的 操作数地址 ①指令寻址: 顺序寻址:(PC)+1→PC跳跃寻址:由转移指令指出,JMP无条件跳转指令1. 立即寻址 ![]() 2. 直接寻址 ![]() 3. 隐含寻址 ![]() 4. 间接寻址 ![]() 5. 寄存器寻址 6. 寄存器间接寻址 7. 基址寻址
8. 变址寻址 9. 相对寻址 ![]() 10. 堆栈寻址 |
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