深入学习计算机指令系统(唐书)课件.ppt
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1、For: 分类信息第章 指 令 系 统7.1 机器指令 7.2 操作数类型和操作类型 7.3 寻址方式 7.4 指令格式举例 7.5 RISC 技术 From: 新闻For: 分类信息7.1 7.1 机 器 指 令一、指令的一般格式 操作码字段 地址码字段1.操作码反映机器做什么操作(1)长度固定(2)长度可变用于指令字长较长的情况,RISC如 IBM 370操作码 8 位操作码分散在指令字的不同字段中From: 新闻For: 分类信息(3)扩展操作码技术操作码的位数随地址数的减少而增加OP A1 A2 A3000000011110A1A1A1A2A2A2A3A3A3A2A2A2A3A3A31
2、11111111111000000011110111111111111111111111111111111111111000000011111111111111111111111111111A3A3A30000000111104 位操作码8 位操作码12 位操作码16 位操作码最多15条三地址指令最多15条二地址指令最多15条一地址指令16条零地址指令From: 新闻For: 分类信息(3)扩展操作码技术操作码的位数随地址数的减少而增加OP A1 A2 A3000000011110A1A1A1A2A2A2A3A3A3A2A2A2A3A3A3111111111111000000011110111
3、111111111111111111111111111111111000000011111111111111111111111111111A3A3A30000000111104 位操作码8 位操作码12 位操作码16 位操作码三地址指令操作码每减少一种可多构成24 种二地址指令二地址指令操作码每减少一种可多构成24 种一地址指令From: 新闻For: 分类信息2.地址码(1)四地址(2)三地址OP A1 A2 A3 A48 6 6 6 6A1 第一操作数地址A2 第二操作数地址A3 结果的地址A4 下一条指令地址若 PC 代替 A4(A1)OP(A2)A38 8 8 8 OP A1 A2 A
4、3(A1)OP(A2)A34 次访存4 次访存寻址范围 26=64寻址范围 28=256若 A3 用 A1 或 A2 代替设指令字长为 32 位操作码固定为 8 位From: 新闻For: 分类信息(3)二地址OP A1 A28 12 12(A1)OP(A2)A1(A1)OP(A2)A2或4 次访存若ACC 代替 A1(或A2)若结果存于 ACC (4)一地址(5)零地址OP A18 24无地址码(ACC)OP(A1)ACC2 次访存寻址范围 212=4 K寻址范围 224=16 M 3次访存From: 新闻For: 分类信息二、指令字长指令字长决定于操作码的长度指令字长=存储字长2.指令字长
5、 可变操作数地址的长度操作数地址的个数1.指令字长 固定按字节的倍数变化From: 新闻For: 分类信息小结 当用一些硬件资源代替指令字中的地址码字段后 当指令的地址字段为寄存器时 可扩大指令的寻址范围 可缩短指令字长 可减少访存次数 三地址 OP R1,R2,R3 二地址 OP R1,R2 一地址 OP R1 指令执行阶段不访存 可缩短指令字长From: 新闻For: 分类信息7.2 7.2 操作数类型和操作种类一、操作数类型地址数字字符逻辑数无符号整数定点数、浮点数、十进制数ASCII逻辑运算二、数据在存储器中的存放方式字地址 为 低字节 地址字地址 为 高字节 地址37621540字地
6、址04低字节04512673字地址04低字节From: 新闻For: 分类信息存储器中的数据存放(存储字长为 32 位)地址(十进制)0 4 812162024283236双字双字(地址32)双字双字(地址24)半字(地址20)半字(地址22)半字(地址16)半字(地址18)字节(地址 8)字节(地址 9)字节(地址10)字节(地址11)字(地址 4)字(地址 0)字节(地址14)字节(地址15)字节(地址13)字节(地址12)边界对准地址(十进制)048字节(地址7)字节(地址6)字(地址2)半字(地址10)半字(地址8)半字(地址0)字(地址4)边界未对准 From: 新闻For: 分类信
7、息三、操作类型1.数据传送源目的寄存器寄存器寄存器寄存器存储器存储器存储器存储器置“1”,清“0”2.算术逻辑操作加、减、乘、除、增 1、减 1、求补、浮点运算、十进制运算与、或、非、异或、位操作、位测试、位清除、位求反如 8086MOVESTORELOADMOVEPUSHPOP例如MOVEMOVEADD SUB MUL DIV INC DEC CMP NEG AAA AAS AAM AAD AND OR NOT XOR TESTFrom: 新闻For: 分类信息3.移位操作算术移位4.转移(1)无条件转移 JMP(2)条件转移结果为零转 (Z=1)JZ结果溢出转 (O=1)JO结果有进位转(
8、C=1)JC跳过一条指令 SKP循环移位(带进位和不带进位)如300305306307SKP DZ D=0 则跳逻辑移位完成触发器From: 新闻For: 分类信息(3)调用和返回CALL SUB1.CALL SUB2.CALL SUB2RETURNRETURN主程序地址200021002101子程序SUB1240025002501256025612700主存空间分配程序执行流程子程序SUB2.From: 新闻For: 分类信息IN AX,nOUT DX,ALOUT n,AXOUT DX,AX(4)陷阱(Trap)与陷阱指令意外事故的中断 设置供用户使用的陷阱指令如 8086 INT TYPE
9、 软中断提供给用户使用的陷阱指令,完成系统调用5.输入输出 一般不提供给用户直接使用 在出现事故时,由 CPU 自动产生并执行(隐指令)IN AL,DXIN AX,DX入 端口地址 CPU 的寄存器出 CPU 的寄存器 端口地址如如IN AL,nOUT n,ALFrom: 新闻For: 分类信息7.3 7.3 寻 址 方 式寻址方式 确定 本条指令 的 操作数地址下一条 欲执行 指令 的 指令地址指令寻址数据寻址寻址方式From: 新闻For: 分类信息7.3 7.3 寻 址 方 式一、指令寻址顺序(PC)+1 PC跳跃由转移指令指出LDA 1000ADD 1001DEC 1200JMP 7L
10、DA 2000SUB 2001INCSTA 2500LDA 1100.0123456789PC+1指令地址寻址方式指令地址指令顺序寻址1顺序寻址2顺序寻址3跳跃寻址7顺序寻址8From: 新闻For: 分类信息二、数据寻址 形式地址 指令字中的地址 有效地址 操作数的真实地址 约定 指令字长=存储字长=机器字长1.立即寻址 指令执行阶段不访存 A 的位数限制了立即数的范围形式地址 A操作码寻址特征OP#A立即寻址特征立即数 可正可负 补码形式地址 A 就是操作数From: 新闻For: 分类信息2.直接寻址EA=A操作数主存寻址特征LDAAAACC 执行阶段访问一次存储器 A 的位数决定了该指
11、令操作数的寻址范围 操作数的地址不易修改(必须修改A)有效地址由形式地址直接给出From: 新闻For: 分类信息3.隐含寻址操作数地址隐含在操作码中ADDA操作数主存寻址特征AACC暂存ALU另一个操作数隐含在 ACC 中如 8086MUL 指令被乘数隐含在 AX(16位)或 AL(8位)中MOVS 指令源操作数的地址隐含在 SI 中目的操作数的地址隐含在 DI 中 指令字中少了一个地址字段,可缩短指令字长From: 新闻For: 分类信息4.间接寻址EA=(A)有效地址由形式地址间接提供OPA寻址特征AEA主存EAA1EA A1主存 EA10 执行指令阶段 2 次访存 可扩大寻址范围 便于
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