计算机组成原理学习笔记第5章指令系统 5.1——指令系统概述及指令格式
有诗云:苔花如米小,也学牡丹开。——袁枚
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0. 思维导图
★关于指令的小补充:
指令
是指示计算机执行某种操作的命令。它由一串二进制数码组成。
◆ 一条指令通常由两个部分组成:操作码+地址码
。
①操作码:指明该指令要完成的操作的类型或性质,如取数、做加法或输出数据等。
②地址码:指明操作对象的内容或所在的存储单元地址。
1. 指令的基本概念
①指令
- 计算机能直接识别、执行的
操作命令
(机器指令); - 冯诺依曼结构计算机 “程序控制”原理实现的载体;
②指令系统
一台计算机中所有机器指令的集合
;- 系列机:
同一公司
不同时期生产,基本系统结构和指令系统相同的计算机。
如IBM,PDP-11,VAX-11,Intel-x86 - 兼容机:
不同公司
生产,基本系统结构和指令系统相同的计算机。
如IBM兼容机
③指令字长
-
指令中包含的
二进制位数
-
与机器字长相比: 单字长、双字长、半字长等长度指令。
-
多字长指令
◆ 解决寻址较大存储空间的问题
◆ 取指多次访问内存,影响速度,占用空间大 -
等长指令
: 指令字长度固定。 -
变长指令
: 指令字长度根据需要可变。
2. 指令的分类
①根据计算机层次结构分类
②根据指令中地址码字段的个数分类
③根据指令中操作数的物理位置分类
④根据指令的功能分类
◆ 传送指令:MOV
、PUSH/POP、 IN/OUT等
◆ 定点算术运算指令:ADD、SUB
、INC、CMP
、MUL等
◆ 位运算指令:NOT、AND、OR
、SHL、SAL等
◆ 控制转移指令:JMP 、JNE
、CALL、RET等
3. 指令格式
- 用
二进制代码
表示指令的结构形式
-
操作码字段的位数与支持的
最大指令数量
有关◆ 对于定长操作码而言,Length(OP) =⌈ lo g 2 n log_2nlog2n⌉
◆ 支持变长操作码时,操作码向不用的地址码字段扩展 -
寻址方式字段的位数与支持的
寻址方式种类
有关 -
地址码字段的作用及影响与其位数和
寻址方式
有关
4. 指令的再认识
■ 计算机
能直接识别、执行的某种操作命令
(机器指令);
■ 冯诺依曼结构计算机 “程序控制”原理实现的载体;
■ 是软、硬件界面和程序员操作计算机硬件的接口
;
■ 是硬件设计的依据和软件设计的基础,直接影响计算机系统的性能。
5. 指令格式举例
例1
指令格式如下,其中OP为操作码,试分析指令格式的特点。
解答:
单字长二地址指令
- OP为7位,可以表示
128条指令
- 源操作数和目的操作数都是
通用寄存器
(可分别使用16个), - 是
RR型指令
,适合于算术运算和逻辑运算指令
★小总结:在上一节的学习中,学习到了RAID的相关知识。本节内容,学习到了指令系统的相关知识,例如指令的概念、分类、格式等。个人感觉,本节课内容还是会有一些抽象的,结合当时的背景理解会更好一些,繁杂的大量01机器码,集合良好的指令的出现有效地解决了这种情况,很大程度地提高了效率。当然也通过本节内容的学习,重新认识到了之前常听到的指令,并对其有了新的认识与了解。
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笔记内容学习资料:计算机组成原理微课版(谭志虎、秦磊华等编著)
课件资料及视频学习:MOOC计算机组成原理(华中科大)
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