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uXC紅軟基地
第六章 指令系統(tǒng)uXC紅軟基地
6.1 指令格式uXC紅軟基地
一、指令操作碼與地址碼uXC紅軟基地
指令是由操作碼和地址碼兩部分組成的:uXC紅軟基地
一、指令操作碼與地址碼uXC紅軟基地
1、操作碼uXC紅軟基地
操作碼長(zhǎng)度固定：將操作碼集中放在指令字的一個(gè)字段內(nèi)。uXC紅軟基地
 這種格式便于硬件設(shè)計(jì)，指令譯碼時(shí)間短，廣泛應(yīng)用于字長(zhǎng)較長(zhǎng)的、大中型計(jì)算機(jī)和超級(jí)小型計(jì)算機(jī)以及RISC（Reduced Instruction Set Computer）中。如IBM370和VAX-11系列機(jī)，操作碼長(zhǎng)度均為8位。uXC紅軟基地
操作碼長(zhǎng)度不固定：指令操作碼分散在指令字的不同字段中。uXC紅軟基地
這種格式可有效地壓縮操作碼的平均長(zhǎng)度，在字長(zhǎng)較短的微機(jī)中被廣泛采用。如PDP-11，Intel8086/80386等。uXC紅軟基地
2、地址碼uXC紅軟基地
（1）三地址指令：uXC紅軟基地
（A1）OP（A2）→A3uXC紅軟基地
2、按照地址碼分類uXC紅軟基地
（4）零地址指令uXC紅軟基地
不涉及操作數(shù)：如NOP、HLT指令uXC紅軟基地
操作數(shù)隱含：如PUSH、POP指令uXC紅軟基地
對(duì)于寄存器類型的操作數(shù)，地址A指寄存器編號(hào)。uXC紅軟基地
3、操作數(shù)類型uXC紅軟基地
按照指令處理的操作數(shù)存放位置分：uXC紅軟基地
存儲(chǔ)器類型：操作數(shù)存放在主存中，A為其地址信息uXC紅軟基地
寄存器類型：操作數(shù)存放在CPU的通用寄存器中，A為寄存器號(hào)uXC紅軟基地
立即數(shù)類型：操作數(shù)存放在指令（地址字段）中uXC紅軟基地
按照指令處理的操作數(shù)性質(zhì)分：uXC紅軟基地
地址（addresses）：存儲(chǔ)器地址，是無符號(hào)整數(shù)。uXC紅軟基地
數(shù)字（numbers）：整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、十進(jìn)制數(shù)。uXC紅軟基地
字符（characters） uXC紅軟基地
邏輯數(shù)據(jù)：真假兩種狀態(tài)uXC紅軟基地
二、指令字長(zhǎng)和操作碼擴(kuò)展uXC紅軟基地
1、指令字長(zhǎng)度uXC紅軟基地
機(jī)器指令是用二進(jìn)制機(jī)器字來表示的，表示一條指令的機(jī)器字，就稱為指令字。一條指令中所包含的二進(jìn)制碼的位數(shù)，稱為指令字長(zhǎng)度或指令字長(zhǎng)。它主要取決于操作碼的長(zhǎng)度、操作數(shù)地址的長(zhǎng)度和操作數(shù)地址的個(gè)數(shù)。不同機(jī)器的指令字長(zhǎng)是不相同的。uXC紅軟基地
注意區(qū)分：機(jī)器字長(zhǎng)、指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)uXC紅軟基地
按指令長(zhǎng)度固定與否可以分為：uXC紅軟基地
固定指令字長(zhǎng)的指令：所有指令的字長(zhǎng)均相等，一般等于機(jī)器字長(zhǎng)。uXC紅軟基地
可變指令字長(zhǎng)的指令：指令字長(zhǎng)不固定，通常取字節(jié)的整數(shù)倍。uXC紅軟基地
1、指令字長(zhǎng)度uXC紅軟基地
按照指令字長(zhǎng)與機(jī)器字長(zhǎng)的關(guān)系分類：uXC紅軟基地
短格式指令：指令字長(zhǎng)小于或等于機(jī)器字長(zhǎng)。uXC紅軟基地
長(zhǎng)格式指令：指令字長(zhǎng)大于機(jī)器字長(zhǎng)。uXC紅軟基地
一個(gè)機(jī)器的指令系統(tǒng)中，短格式指令和長(zhǎng)格式指令可以并存，通常將最常用的指令設(shè)計(jì)成短格式指令，可以節(jié)省存儲(chǔ)空間、提高指令的執(zhí)行速度。uXC紅軟基地
2、指令操作碼擴(kuò)展uXC紅軟基地
指令的操作碼的編碼方式：固定操作碼長(zhǎng)度的格式和可變操作碼長(zhǎng)度格式uXC紅軟基地
采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，使操作碼的長(zhǎng)度隨地址數(shù)的減少而增加，即不同地址數(shù)的指令可以具有不同長(zhǎng)度的操作碼，從而可以有效地縮短指令字長(zhǎng)。uXC紅軟基地
舉例uXC紅軟基地
2、指令操作碼擴(kuò)展uXC紅軟基地
在設(shè)計(jì)操作碼不固定的指令系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)安排指令使用頻度高的指令占用短的操作碼，對(duì)使用頻度低的指令可占用較長(zhǎng)的操作碼，這樣可以縮短經(jīng)常使用的指令的譯碼時(shí)間。uXC紅軟基地
指令操作碼擴(kuò)展技術(shù)是一種重要的指令優(yōu)化技術(shù)，它可以縮短指令的平均長(zhǎng)度，增加指令字所能表示的操作信息。但指令操作碼擴(kuò)展技術(shù)需要更多的硬件支持，它的指令譯碼更加復(fù)雜，使控制器設(shè)計(jì)難度增大。 uXC紅軟基地
6.2 尋址方式uXC紅軟基地
一、指令尋址uXC紅軟基地
1、順序?qū)ぶ贩绞?span style="display:none">uXC紅軟基地
控制器中使用程序計(jì)數(shù)器PC來指示指令在內(nèi)存中的地址。在程序順序執(zhí)行時(shí)，指令的地址碼由PC自加1得出。uXC紅軟基地
指令在內(nèi)存中按順序存放，當(dāng)順序執(zhí)行一段程序時(shí)，根據(jù)PC從存儲(chǔ)器取出當(dāng)前指令， PC自動(dòng)＋1，然后執(zhí)行這條指令；接著又根據(jù)PC指示從存儲(chǔ)器取出下一條指令， PC自動(dòng)＋1， 執(zhí)行……。uXC紅軟基地
2、跳躍尋址方式uXC紅軟基地
當(dāng)程序執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，程序不再順序執(zhí)行，而是跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)地址去執(zhí)行，此時(shí)，由該條轉(zhuǎn)移指令的地址碼字段可以得到新指令地址，然后將其置入PC中。uXC紅軟基地
指令尋址舉例uXC紅軟基地
二、數(shù)據(jù)尋址uXC紅軟基地
形式地址：指令的地址碼字段，不一定（通常都不）代表操作數(shù)的真實(shí)地址，記為A。uXC紅軟基地
有效地址：操作數(shù)的真實(shí)地址，記作EA，它是由尋址方式和形式地址共同來確定的。 uXC紅軟基地
常見的有9種尋址方式。uXC紅軟基地
復(fù)合尋址uXC紅軟基地
所有的計(jì)算機(jī)CPU都采用多種尋址方式uXC紅軟基地
問題：如何識(shí)別？uXC紅軟基地
二、數(shù)據(jù)尋址uXC紅軟基地
1、立即尋址(Immediate Addressing）uXC紅軟基地
操作數(shù)在指令的地址碼字段，即：uXC紅軟基地
DATA＝AuXC紅軟基地
例如：uXC紅軟基地
MOV  AL， 5uXC紅軟基地
MOV  AX， 3064HuXC紅軟基地
MOV  AL， ‘A’uXC紅軟基地
2．直接尋址(Direct Addressing)uXC紅軟基地
操作數(shù)位于存儲(chǔ)器中，操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器單元的地址存放在指令的地址字段A中，即：uXC紅軟基地
EA=AuXC紅軟基地
DATA＝（EA）uXC紅軟基地
例如：uXC紅軟基地
MOV AX， [1000H]uXC紅軟基地
ADD [2000H]， BXuXC紅軟基地
3、間接尋址( Indirect Addressing )uXC紅軟基地
操作數(shù)位于存儲(chǔ)器中，操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器單元地址也存放在存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)器地址則存放在指令的地址字段中，即：uXC紅軟基地
DATA＝（EA）uXC紅軟基地
EA=（A）uXC紅軟基地
即：A為操作數(shù)地址的地址uXC紅軟基地
4、寄存器尋址方式 ( Register Addressing )uXC紅軟基地
操作數(shù)位于寄存器中，操作數(shù)所在的寄存器編號(hào)存放在指令的地址字段A中，即：uXC紅軟基地
DATA＝（Ri）uXC紅軟基地
例如：uXC紅軟基地
MOV  AX， BXuXC紅軟基地
MOV  AL， BHuXC紅軟基地
5、寄存器間接尋址方式uXC紅軟基地
操作數(shù)位于存儲(chǔ)器中，操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器地址存放在寄存器中，而該寄存器編號(hào)存放在指令的地址字段A中，即：uXC紅軟基地
DATA＝（EA）uXC紅軟基地
EA＝（Ri ）uXC紅軟基地
例如：uXC紅軟基地
SUB DX， [ESI]uXC紅軟基地
6、變址尋址（Indexed Addressing）uXC紅軟基地
操作數(shù)位于存儲(chǔ)器中，操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器地址EA由變址寄存器RI和指令的地址字段A指出：uXC紅軟基地
DATA＝（EA）uXC紅軟基地
EA＝（RI ）＋AuXC紅軟基地
變址尋址舉例uXC紅軟基地
例如：uXC紅軟基地
DatauXC紅軟基地
  str_tb db ‘Abort， Retry?’， 0uXC紅軟基地
CodeuXC紅軟基地
  MOV ESI， 0uXC紅軟基地
  MOV AL， str_tb[ESI]uXC紅軟基地
  ……uXC紅軟基地
  INC ESIuXC紅軟基地
7、基址尋址 ( Based Addressing )uXC紅軟基地
操作數(shù)位于存儲(chǔ)器中，操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器地址EA由基址寄存器Rb和指令的地址字段A指出：uXC紅軟基地
DATA＝（EA）uXC紅軟基地
EA＝（Rb ）＋AuXC紅軟基地
基址尋址和變址尋址uXC紅軟基地
基址尋址方式適合于多用戶計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)操作系統(tǒng)為多道程序分配主存空間，將用戶程序裝入主存時(shí)，需要進(jìn)行邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。uXC紅軟基地
操作系統(tǒng)給每個(gè)用戶一個(gè)基地址并將其放入相應(yīng)的基址寄存器，在程序執(zhí)行時(shí)，以基址為基準(zhǔn)自動(dòng)進(jìn)行邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。uXC紅軟基地
在應(yīng)用中，基址尋址面向系統(tǒng)，可以用來解決程序在主存中的重定位和擴(kuò)大尋址空間等問題；而變址尋址則面向用戶編程，用來訪問字符串、向量和成批數(shù)據(jù)uXC紅軟基地
8、基址變址尋址 uXC紅軟基地
9、相對(duì)尋址 ( Relative Addressing )uXC紅軟基地
操作數(shù)位于存儲(chǔ)器中，操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器地址EA由程序計(jì)數(shù)器PC和指令的地址字段A指出：uXC紅軟基地
DATA＝（EA）uXC紅軟基地
EA＝（PC ）＋AuXC紅軟基地
A通常稱作相對(duì)偏移量DISP。uXC紅軟基地
相對(duì)尋址主要用于轉(zhuǎn)移指令，執(zhí)行之后，程序?qū)⑥D(zhuǎn)移到（PC）＋偏移量為地址的指令去執(zhí)行。uXC紅軟基地
偏移量可正、可負(fù)，通常用補(bǔ)碼表示，即可相對(duì)PC值向后或向前轉(zhuǎn)移。uXC紅軟基地
10、堆棧尋址 ( Stack Addressing )uXC紅軟基地
操作數(shù)位于存儲(chǔ)器中，操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器地址EA由堆棧指針寄存器SP隱含指出，通常用于堆棧指令。uXC紅軟基地
堆棧是由若干個(gè)連續(xù)主存單元組成的先進(jìn)后出（first in last out，即FILO）存儲(chǔ)區(qū)，第一個(gè)放入堆棧的數(shù)據(jù)存放在棧底，最近放入的數(shù)據(jù)存放在棧頂。棧底是固定不變的，而棧頂是隨著數(shù)據(jù)的入棧和出棧在時(shí)刻變化。棧頂?shù)牡刂酚啥褩Ｖ羔楽P指明。uXC紅軟基地
一般計(jì)算機(jī)中，堆棧從高地址向低地址擴(kuò)展，即棧底的地址總是大于或等于棧頂?shù)牡刂罚�稱為上推堆棧；也有少數(shù)計(jì)算機(jī)相反，稱為下推堆棧。uXC紅軟基地
堆棧尋址主要用來暫存中斷和子程序調(diào)用時(shí)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及返回地址。 uXC紅軟基地
堆棧的結(jié)構(gòu)uXC紅軟基地
堆棧的操作：壓入（PUSH）和彈出（POP），對(duì)應(yīng)PUSH和POP指令，假設(shè)數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為1BuXC紅軟基地
壓入指令 PUSH Ri：將Ri寄存器內(nèi)容壓入堆棧。其操作是：uXC紅軟基地
（SP）－1→SP，(Ri) →（SP）uXC紅軟基地
彈出指令POP Ri：從堆棧中彈出1個(gè)數(shù)據(jù)送Ri寄存器，其操作是：uXC紅軟基地
((SP)) → Ri  ，(SP)＋1→SPuXC紅軟基地
其中(SP)表示堆棧指針SP的內(nèi)容；((SP))表示SP所指的棧頂?shù)膬?nèi)容。uXC紅軟基地
6.3 指令類型 uXC紅軟基地
1． 數(shù)據(jù)傳送指令uXC紅軟基地
包括寄存器與寄存器、寄存器與存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)單元與存儲(chǔ)單元之間的傳送。uXC紅軟基地
2．算術(shù)邏輯運(yùn)算指令uXC紅軟基地
實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算（加、減、乘、除等）和邏輯運(yùn)算（與、或、非、異或）。有些計(jì)算機(jī)還設(shè)置有位操作指令，如位測(cè)試（測(cè)試指定位的值）、位清零、位求反指令等。uXC紅軟基地
3． 移位操作指令uXC紅軟基地
可分為算術(shù)移位、邏輯移位和循環(huán)移位。uXC紅軟基地
6.3 指令類型uXC紅軟基地
4．程序控制類指令uXC紅軟基地
無條件轉(zhuǎn)移指令：無條件轉(zhuǎn)至目的地址處執(zhí)行。uXC紅軟基地
條件轉(zhuǎn)移指令：條件滿足轉(zhuǎn)至目的地址處執(zhí)行，否則順序執(zhí)行(生成條件碼判斷決定是否轉(zhuǎn)移)uXC紅軟基地
調(diào)用與返回指令：uXC紅軟基地
調(diào)用指令CALL用于從當(dāng)前的程序位置轉(zhuǎn)至子程序的入口；uXC紅軟基地
返回指令RETURN用于子程序執(zhí)行完后重新返回到原程序的斷點(diǎn)。uXC紅軟基地
陷阱指令uXC紅軟基地
陷阱其實(shí)是一種意外事故的中斷。 uXC紅軟基地
6.3 指令類型uXC紅軟基地
5．堆棧操作指令uXC紅軟基地
6．輸入輸出指令：它完成從外設(shè)端口讀入一個(gè)數(shù)據(jù)到CPU的寄存器內(nèi)，或?qū)��?shù)據(jù)從CPU的寄存器輸出到某外設(shè)的端口中，此類指令適用于外設(shè)寄存器獨(dú)立編址的情況。  uXC紅軟基地
7．處理器控制指令：包括等待指令、停機(jī)指令、空操作指令、開/關(guān)中斷指令等 uXC紅軟基地
8.特權(quán)指令:這類指令主要用于系統(tǒng)資源的分配和管理。特權(quán)指令只能給操作系統(tǒng)或其他系統(tǒng)軟件，而不能提供給用戶使用，以防止破壞系統(tǒng)或其他用戶信息 uXC紅軟基地
6.4  指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù) uXC紅軟基地
一、指令系統(tǒng)的要求uXC紅軟基地
1、完備性：指指令系統(tǒng)直接提供的指令足夠使用，而不必用軟件來實(shí)現(xiàn)。uXC紅軟基地
2、有效性：是指利用該指令系統(tǒng)所編寫的程序能夠高效地運(yùn)行。程序占據(jù)存儲(chǔ)空間小、執(zhí)行速度快。uXC紅軟基地
3、規(guī)整性：uXC紅軟基地
對(duì)稱性：所有的指令都可使用各種尋址方式；uXC紅軟基地
勻齊性：指令可以支持各種數(shù)據(jù)類型；uXC紅軟基地
指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性：指令長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有一定的關(guān)系，以方便處理和存取。uXC紅軟基地
4、兼容性：“向上兼容”，即低檔機(jī)上運(yùn)行的軟件可以在高檔機(jī)上運(yùn)行。 uXC紅軟基地
二、指令系統(tǒng)的發(fā)展 uXC紅軟基地
“復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)”，簡(jiǎn)稱CISC（Complex Instruction Set Computer）uXC紅軟基地
指令格式不固定，尋址方式豐富，功能復(fù)雜uXC紅軟基地
一些比較簡(jiǎn)單的指令，在程序中僅占指令系統(tǒng)中指令總數(shù)的20%，但出現(xiàn)的頻率卻占80%；占指令總數(shù)20%的最復(fù)雜的指令，卻占用了控制存儲(chǔ)器容量的80%，且使用頻率卻不高。uXC紅軟基地
二、指令系統(tǒng)的發(fā)展uXC紅軟基地
精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（Reduced Instruction Set Computer，簡(jiǎn)稱RISC）uXC紅軟基地
RISC體系結(jié)構(gòu)的芯片經(jīng)歷了三代：uXC紅軟基地
第一代以32位數(shù)據(jù)通路為代表，支持Cache，軟件支持較少，性能與CISC體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品相當(dāng)，如RISC Ⅰ、MIPS、IBM801等。uXC紅軟基地
第二代產(chǎn)品提高了集成度，增加了對(duì)多處理機(jī)系統(tǒng)的支持，提高了時(shí)鐘頻率，建立了完善的存儲(chǔ)管理體系，軟件支持系統(tǒng)也逐漸完善。它們已具有單指令流水線，可同時(shí)執(zhí)行多條指令。uXC紅軟基地
第三代RISC產(chǎn)品為64位微處理器，采用了超級(jí)流水線技術(shù)和超標(biāo)量技術(shù)，提高了指令級(jí)的并行處理能力，使RISC處理器的整體性能更好。如MIPS的R4000處理器。uXC紅軟基地
三、CISC的特點(diǎn)uXC紅軟基地
早期CISC指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：uXC紅軟基地
指令系統(tǒng)復(fù)雜。具體表現(xiàn)為指令條數(shù)多、尋址方式多、指令格式多。uXC紅軟基地
指令串行執(zhí)行，大多數(shù)指令需要多個(gè)時(shí)鐘周期完成。uXC紅軟基地
采用微程序控制，因?yàn)槲⒊绦蚩刂破鬟m合于實(shí)現(xiàn)CISC指令執(zhí)行過程的控制。uXC紅軟基地
有較多的專用寄存器，大部分運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)均需訪問存儲(chǔ)器獲取。uXC紅軟基地
由于指令系統(tǒng)復(fù)雜，編譯系統(tǒng)面臨復(fù)雜的選擇，編譯程序難以用優(yōu)化措施生成高效的目標(biāo)代碼程序。uXC紅軟基地
三、CISC的特點(diǎn)uXC紅軟基地
CISC主要在以下方面來對(duì)增強(qiáng)指令的功能uXC紅軟基地
面向目標(biāo)程序增強(qiáng)指令功能uXC紅軟基地
具體方法有：uXC紅軟基地
提高運(yùn)算類指令的功能uXC紅軟基地
提高傳送類指令的功能uXC紅軟基地
增強(qiáng)程序控制指令功能uXC紅軟基地
面向編譯程序目標(biāo)代碼生成優(yōu)化的改進(jìn)uXC紅軟基地
提供面向操作系統(tǒng)優(yōu)化的指令 uXC紅軟基地
四、RISC的特點(diǎn)uXC紅軟基地
大部分RISC機(jī)具有以下特點(diǎn)：uXC紅軟基地
（1） 指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選擇一些使用頻率較高的簡(jiǎn)單指令，且選擇一些很有用但不復(fù)雜的指令。uXC紅軟基地
（2） 指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。uXC紅軟基地
（3） 只有取數(shù)/存數(shù)指令訪問存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄存器之間進(jìn)行。uXC紅軟基地
四、RISC的特點(diǎn)uXC紅軟基地
（4） 采用流水線技術(shù)。超級(jí)標(biāo)量及超級(jí)流水線技術(shù)，增加了指令執(zhí)行的并行度，使得一條指令的平均指令執(zhí)行時(shí)間小于一個(gè)機(jī)器周期。uXC紅軟基地
（5） CPU中通用寄存器數(shù)量相當(dāng)多，可以減少訪存次數(shù)。uXC紅軟基地
（6） 以硬布線控制邏輯為主，不用或少用微碼控制。uXC紅軟基地
（7） 采用優(yōu)化的編譯程序，力求有效地支持高級(jí)語言程序。  uXC紅軟基地
同CISC比較，RISC的優(yōu)點(diǎn)uXC紅軟基地
（1） 可以充分利用VLSI芯片面積uXC紅軟基地
（2） 可以提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度uXC紅軟基地
指令數(shù)、尋址方式和指令格式的種類都較少，且指令的編碼很有規(guī)律，使指令譯碼加快。uXC紅軟基地
在簡(jiǎn)化指令的情況下，硬布線連接比微程序控制的延遲小，可縮短CPU的周期。uXC紅軟基地
CPU的通用寄存器多，減少了訪存次數(shù)，加快了速度uXC紅軟基地
大部分指令能在一個(gè)周期內(nèi)完成，特別適合于流水線工作。uXC紅軟基地
有的RISC機(jī)采用寄存器窗口重疊技術(shù)，程序嵌套時(shí)不必將寄存器內(nèi)容保存到存儲(chǔ)器中，加快了速度。uXC紅軟基地
同CISC比較，RISC的優(yōu)點(diǎn)uXC紅軟基地
（3） 設(shè)計(jì)容易，可降低成本，提高可靠性。uXC紅軟基地
（4） 能有效支持高級(jí)語言程序uXC紅軟基地
RISC靠編譯程序的優(yōu)化來支持高級(jí)語言程序。uXC紅軟基地
指令少，尋址方式少，反而使編譯程序容易選擇更有效的指令和尋址方式。uXC紅軟基地
通用寄存器多，可盡量安排快速的寄存器操作，使編譯程序的代碼優(yōu)化效率較高。uXC紅軟基地
有的RISC機(jī)采用寄存器窗口重疊技術(shù)，使過程間的參數(shù)傳送快，且不必保存與恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，因而能直接支持調(diào)用子程序和過程的高級(jí)語言程序。uXC紅軟基地
在編譯時(shí)盡量做好程序優(yōu)化工作，而減少程序執(zhí)行時(shí)間uXC紅軟基地
五、指令系統(tǒng)舉例uXC紅軟基地
1、Pentium 指令系統(tǒng) uXC紅軟基地
指令類型uXC紅軟基地
（1）算術(shù)邏輯操作指令uXC紅軟基地
（2）串操作/轉(zhuǎn)移控制指令uXC紅軟基地
（3）標(biāo)志控制/高級(jí)語言支持指令uXC紅軟基地
（4）數(shù)據(jù)傳送指令uXC紅軟基地
（5）系統(tǒng)控制/段寄存器操作指令uXC紅軟基地
（6）保護(hù)/CACHE管理指令uXC紅軟基地
Pentium 的指令格式uXC紅軟基地
2、模型機(jī)上8位字長(zhǎng)的指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)uXC紅軟基地
① 模型機(jī)指令格式uXC紅軟基地
 格式1：一般指令格式uXC紅軟基地
格式2：帶尋址方式碼的指令格式uXC紅軟基地
OP1：第一指令操作碼，uXC紅軟基地
      2位，是帶尋址方式碼uXC紅軟基地
      的指令（4條）的特征位。uXC紅軟基地
MOD：尋址方式碼，2位，用于對(duì)4種尋址方式的編碼，至于4種尋址方式的定義，可以自行設(shè)計(jì)，例如：可設(shè)計(jì)為直接、間接、變址、相對(duì)尋址。uXC紅軟基地
OP2：第二指令操作碼，2位，是4條帶尋址方式碼的指令本身的編碼。uXC紅軟基地
DR：同格式一。uXC紅軟基地
ADDR/DISP/X：指令的第二個(gè)字，為尋址方式中所用到的直接/間接地址ADDR，或者是相對(duì)尋址的偏移量DISP，或者是變址尋址的形式地址XuXC紅軟基地
帶尋址方式MOD的指令格式（格式2）uXC紅軟基地
對(duì)于指令格式2，假設(shè)定義：uXC紅軟基地
MOD=00：直接尋址，則有效地址EA=ADDR，操作數(shù)=（ADDR）；uXC紅軟基地
MOD=01：間接尋址，則有效地址EA=（ADDR），操作數(shù)=（（ADDR））；uXC紅軟基地
MOD=10：變址尋址，則有效地址EA=（SI）+X，操作數(shù)=（（SI）+X）；其中SI為變址寄存器，隱含為R2；uXC紅軟基地
MOD=11：相對(duì)尋址，則有效地址EA=（PC）+DISP，操作數(shù)=（（PC）+DISP）；uXC紅軟基地
格式3：三字指令 uXC紅軟基地
格式4：操作碼擴(kuò)展指令格式 uXC紅軟基地
OP——指令操作碼，4位，是單寄存器地址指令（16條）的操作碼，可通過I7 I6為11方式實(shí)現(xiàn)散轉(zhuǎn)。uXC紅軟基地
② 模型機(jī)尋址方式uXC紅軟基地
模型機(jī)的指令系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)：寄存器直接、寄存器間接、直接、間接、相對(duì)、變址、立即數(shù)7種基本尋址方式。uXC紅軟基地
對(duì)于其中相對(duì)復(fù)雜的尋址方式（直接、間接、相對(duì)、變址），可以由指令中的MOD字段來定義。uXC紅軟基地
簡(jiǎn)單的尋址方式可以直接由指令操作碼指定。uXC紅軟基地
注意：任何一種尋址方式，均可以直接由指令操作碼隱含指定。uXC紅軟基地
用戶也可以根據(jù)需要，自行設(shè)計(jì)一些特殊的尋址方式，例如相對(duì)SR的偏移量尋址方法，即EA=（SR）+ADDR。uXC紅軟基地
③ 模型機(jī)指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)uXC紅軟基地
指令設(shè)計(jì)原則uXC紅軟基地
指令的格式必須按照規(guī)定的格式設(shè)計(jì)，即操作碼OP、源寄存器號(hào)SR、目的寄存器號(hào)DR必須按格式規(guī)定固定長(zhǎng)度和位置，若按照格式2設(shè)計(jì)指令，則操作碼OP分為兩段。uXC紅軟基地
尋址方式的設(shè)計(jì)，可以根據(jù)需要，由MOD字段定義，或由操作碼隱含指定。uXC紅軟基地
指令類型及功能的設(shè)計(jì)，只需滿足程序設(shè)計(jì)的要求和需求即可。uXC紅軟基地
指令操作碼的分配設(shè)計(jì)，要注意規(guī)整性。uXC紅軟基地
模型機(jī)指令設(shè)計(jì)舉例1uXC紅軟基地
模型機(jī)指令設(shè)計(jì)舉例2uXC紅軟基地
指令系統(tǒng)1舉例uXC紅軟基地
不用專門的MOD字段指出尋址方式，尋址方式由指令碼定義（隱含）。uXC紅軟基地
4.   IN Rd，[Addr];uXC紅軟基地
      (Port Addr)RduXC紅軟基地
指令系統(tǒng)2舉例uXC紅軟基地
共有16條指令，分為：uXC紅軟基地
5條雙寄存器算術(shù)邏輯運(yùn)算類指令uXC紅軟基地
3條單寄存器指令 uXC紅軟基地
4條存儲(chǔ)器訪問類指令 uXC紅軟基地
2條I/O指令uXC紅軟基地
2條過程控制類指令 uXC紅軟基地
程序設(shè)計(jì)uXC紅軟基地
5條雙寄存器算術(shù)邏輯運(yùn)算類指令uXC紅軟基地
格式：uXC紅軟基地
操作碼及功能：uXC紅軟基地
3條單寄存器指令uXC紅軟基地
格式：uXC紅軟基地
操作碼及功能：uXC紅軟基地
4條存儲(chǔ)器訪問類指令uXC紅軟基地
格式：uXC紅軟基地
操作碼及功能：uXC紅軟基地
SI隱含為R2uXC紅軟基地
2條I/O指令uXC紅軟基地
格式：uXC紅軟基地
操作碼及功能：uXC紅軟基地
2條過程控制類指令uXC紅軟基地
格式：uXC紅軟基地
CALL  ADDRuXC紅軟基地
  功能：  uXC紅軟基地
(SP)－1→SP，uXC紅軟基地
  (PC) →(SP)， uXC紅軟基地
   ADDR→PCuXC紅軟基地
將存儲(chǔ)器單元20H開始的10個(gè)數(shù)累加，將和送到2AH單元中，要求按“指令系統(tǒng)二”編程。uXC紅軟基地
本章小結(jié)uXC紅軟基地
機(jī)器指令由操作碼字段和地址碼字段組成。擴(kuò)展操作碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)指令優(yōu)化，但也增加了硬件設(shè)計(jì)難度。uXC紅軟基地
指令的尋址方式包括指令尋址和數(shù)據(jù)尋址，指令尋址主要是順序和跳躍兩種方式；數(shù)據(jù)尋址有許多種尋址方式，其目的是獲得本條指令執(zhí)行所需要的操作數(shù)。uXC紅軟基地
根據(jù)指令的功能，可將指令分類為數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)邏輯運(yùn)算類、移位操作類、轉(zhuǎn)移類、堆棧操作類、輸入輸出類等指令。uXC紅軟基地
指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足完備性、有效性、規(guī)整性、兼容性四個(gè)方面的要求。CISC指令系統(tǒng)龐大的指令集及其存在問題，RISC指令以它簡(jiǎn)潔、高效等特點(diǎn)而得到快速地發(fā)展。uXC紅軟基地
通過兩種指令系統(tǒng)例子，細(xì)述了模型機(jī)指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以便結(jié)合實(shí)際理解和掌握指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。uXC紅軟基地

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