网站开发毕业设计说明书范文,关键词排名代做,自己做的网站本地虚拟上传,石家庄网站建设方案指令系统 指令系统指令的概述指令的格式指令的字长取决于 操作数类型和操作种类操作数的类型数据在存储器中的存放方式操作类型 寻址方式指令寻址数据寻址立即寻址直接寻址隐含寻址间接寻址寄存器寻址寄存器间接寻址基址寻址变址寻址堆栈寻址 RISC 和 CISC 技术RISC 即精简指令… 指令系统 指令系统指令的概述指令的格式指令的字长取决于 操作数类型和操作种类操作数的类型数据在存储器中的存放方式操作类型 寻址方式指令寻址数据寻址立即寻址直接寻址隐含寻址间接寻址寄存器寻址寄存器间接寻址基址寻址变址寻址堆栈寻址 RISC 和 CISC 技术RISC 即精简指令系统计算机CISC 即复杂指令系统计算机RISC 和 CISC 的比较 大家好呀我是小笙本章我主要分享计算机组成原理的指令系统知识希望内容对你有所帮助
指令系统
指令的概述
指令的格式 操作码反映机器做什么操作 长度固定将操作码集中放在指令字的一个字段内用于指令字段较长的情况。例如 IBM370 长度可变操作码分散在指令字的不同字段中有效地压缩操作码的平均长度在字长较短的微型计算机中被广泛采用。例如PDP-11 扩展操作码技术操作码的位数随地址数的减少而增加 地址码地址码用来指出该指令的源操作数的地址一个或两个、结果的地址以及下一条指令的地址 分类四地址指令、三地址指令、二地址指令、一地址指令、零地址指令
指令的字长取决于
操作码的长度操作数地址的长度操作数地址的个数
指令字长可以分为固定和可变固定的时候指令字长 存储字长 可变的时候按字节的整数倍数变化
操作数类型和操作种类
操作数的类型
地址无符号整数数字定点数、浮点数、十进制数字符ASCII逻辑数逻辑运算
数据在存储器中的存放方式 不对准边界从任意位置开始访问 优点不浪费存储资源 缺点除了访问每个字节之外访问其他任何类型的数据都可能花费两个存储周期的时间读写控制比较复杂 对准边界从一个存储字的起始位置开始访问 优点无论访问任何类型的数据在一个周期均可完成读写控制简单 缺点浪费了宝贵的存储资源 边界对转方式从地址的整数倍位置开始访问 数据存放的起始位置是数据长度的整数倍前面两种方式的折中方案
操作类型
数据传送数据传送包括寄存器与寄存器、寄存器与存储单元、存储单元与存储单元之间的传送算术逻辑操作算术运算和逻辑运算移位操作分为算术移位、逻辑移位和循环移位转移跳转、无条件/条件转移等输入输出从外设中的寄存器读入一个数据到 CPU 的寄存器内或将数据从 CPU 的寄存器输出至某外设的寄存器中
寻址方式
寻址方式确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法
寻址方式分为指令寻址和数据寻址两大类
指令寻址
顺序寻址可通过程序计数器PC加1自动形成下一条指令的地址跳跃寻址则通过转移类指令实现 数据寻址
指令的地址码字段通常都不代表操作数的真实地址 形式地址指令中的地址可以理解为逻辑地址有效地址操作数的真实地址
以下寻址方式建立在 指令字长 存储字长 机器字长 立即寻址
操作数本身设在指令字内即形式地址 A 不是操作数的地址而是操作数本身又称之为立即数数据是采用补码形式存放的 优点只要取出指令便可立即获得操作数这种指令在执行阶段不必再访问存储器
缺点显然 A 的位数限制了这类指令所能表述的立即数的范围 直接寻址
EA A 有效地址由形式地址直接给出 优点寻找操作数比较简单也不需要专门计算操作数的地址在指令执行阶段对主存只访问一次
缺点A 的位数限制了操作数的寻址范围而且必须修改A的值才能修改操作数的地址 隐含寻址
指令字中不明显地给出操作数的地址其操作数的地址隐含在操作码或某个寄存器中 由于隐含寻址在指令字中少了一个地址因此这种寻址方式的指令有利于缩短指令字长 间接寻址
倘若指令字中的形式地址不直接指出操作数的地址而是指出操作数有效地址所在的存储单元地址也就是说有效地址是由形式地址间接提供的即为间接寻址即EAA) 优点它扩大了操作数的寻址范围以及便于编程
缺点在于指令的执行阶段需要访存两次一次间接寻址或多次多次间接寻址)致使指令执行时间延长 寄存器寻址
在寄存器寻址的指令字中地址码字段直接指出了寄存器的编号即EARi 优点
操作数不在主存中故寄存器寻址在指令执行阶段无须访存减少了执行时间地址字段只需指明寄存器编号计算机中寄存器数有限故指令字较短节省了存储空间 寄存器间接寻址
Ri 中的内容不是操作数而是操作数所在主存单元的地址号即有效地址EA(Ri)有效地址不是存放在存储单元中而是存放在寄存器中 基址寻址
基址寻址需设有基址寄存器 BR其操作数的有效地址EA等于指令字中的形式地址与基址寄存器中的内容称为基地址相加即 EA A (BR)
隐式计算机内部专门设置一个基址寄存器 BR使用时用户不必明显指出该基址寄存器显式一组通用的寄存器里由用户来明确指出哪个寄存器用作基址寄存器 优点
基址寻址可以扩大操作数的寻址范围基址寻址在多道程序中极为有用用户也不可以修改基址寄存器的内容确保系统安全可靠地运行 变址寻址
变址寻址与基址寻址极为相似。其有效地址EA等于指令字中的形式地址A与变址寄存器 X的内容相加之和即 EA A IX)
变址寻址主要用于处理数组问题在数组处理过程中可设定A为数组的首地址不断改变变址寄存器X的内容便可很容易形成数组中任一数据的地址特别适合编制循环程序 优点
只要变址寄存器位数足够也可扩大操作数的寻址范围IX 的内容由用户给定在程序执行过程中 IX 内容可变形式地址A是不可变的便于处理数组问题 堆栈寻址
堆栈分为硬堆栈多个寄存器、软堆栈指定的存储空间
堆栈寻址就其本质也可视为寄存器间接寻址因SP可视为寄存器它存放着操作数的有效地址 RISC 和 CISC 技术
RISC 即精简指令系统计算机
主要特征
选用使用频率较高的一些简单指令复杂指令的功能由简单指令来组合实现指令长度固定、指令格式种类少、寻址方式少只有 LOAD/STORE 指令访存CPU 中有多个通用寄存器采用流水技术一个时钟周期内完成一条指令采用组合逻辑实现控制器
CISC 即复杂指令系统计算机
主要特征
系统指令复杂庞大各种指令使用频度相差大指令长度不固定、指令格式种类多、寻址方式多访存指令不受限制CPU 中设有专有寄存器大多数指令需要多个时钟周期执行完毕采用微程序控制器
RISC 和 CISC 的比较
CISCRISC指令系统复杂庞大简单精简指令数目大于200条小于100条指令字长不固定定长可访存指令不加限制只有Load/Store指令控制方式绝大多数为微程序绝大多数用组合逻辑通用寄存器数量较少多
