《计算机组成原理》课程教学课件（PPT讲稿）第3章 指令系统

第三章指令系统 教学内容 ①指令系统的概念和发展②指令格式③寻址 方式④典型指令 教学重点与难点 ①区分CISC和RISC指令集结构②分析指令 格式③各种寻址方式的特点

第三章指令系统 教学内容 ①指令系统的概念和发展②指令格式③寻址 方式④典型指令 教学重点与难点 ①区分CISC和RISC指令集结构②分析指令 格式③各种寻址方式的特点

第1节指令系统的发展和性能要求 第2节指令格式 第3节指令及数据的寻址方式 第4节堆栈寻址方式 第5节典型指令

第1节 指令系统的发展和性能要求 第2节 指令格式 第3节指令及数据的寻址方式 第4节堆栈寻址方式 第5节 典型指令

计算机的程序是由一系列的指令组成的，指令就是 要计算机执行某种操作的命令。 指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合，它 是表征一台计算机性能的重要因素，其格式与功能不 仅直接影响到机器的硬件结构，也直接影响到系统软 件，影响到机器的适用范围，反映了计算机的主要属性， 位于硬件和软件交界面上

计算机的程序是由一系列的指令组成的，指令就是 要计算机执行某种操作的命令。 指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合，它 是表征一台计算机性能的重要因素，其格式与功能不 仅直接影响到机器的硬件结构，也直接影响到系统软 件，影响到机器的适用范围,反映了计算机的主要属性, 位于硬件和软件交界面上

指令集的设计 software instruction set hardware

instruction set software hardware 指令集的设计

Instruction Set Architecture:每个 指令周期做什么事？ 取指 从程序存储系统中获得指令 Instruction Fetch 确定做何动作 Instruction Decode 获得操作数 Operand 指令 Fetch 周期 产生运算结果或状态 执行 Execute 向存储系统中存放运算结果 Result Store 确定下一条要执行的指令 Next Instruction

Instruction Set Architecture: 每个 指令周期做什么事? Instruction Fetch Instruction Decode Operand Fetch Execute Result Store Next Instruction 从程序存储系统中获得指令 确定做何动作 获得操作数 产生运算结果或状态 向存储系统中存放运算结果 确定下一条要执行的指令 取指 执行 指令 周期

Instruction Set Architecture: 指令集中必须定义什么？ Instruction Format or Encoding(指令格式) Operations(有哪些操作？) L0 cation of operands and result(操作数寻址方式) Data type and Size(数据类型) Successor instruction(后继/控制指令) jumps,conditions,branches 指令处理必须经过fetch-decode-execute!

Instruction Format or Encoding(指令格式) Operations(有哪些操作?) Location of operands and result(操作数寻址方式) Data type and Size(数据类型) Successor instruction(后继/控制指令) jumps, conditions, branches 指令处理必须经过 fetch-decode-execute ! Instruction Set Architecture: 指令集中必须定义什么?

第1节指令系统的发展和性能要求 一、指令系统的发展 二、对指令系统的性能要求 三、低级语言与硬件结构的关系

第1节 指令系统的发展和性能要求 一、 指令系统的发展 二、对指令系统的性能要求 三、低级语言与硬件结构的关系

一、指令系统的发展 指令系统的优化设计有两个截然相反的方 向： A一个是增强机器指令功能，设置一些复 杂指令，将原来由软件实现的、常用的 功能由硬件实现，这种结构为CISC (Complex instruction set computer)

一、 指令系统的发展 指令系统的优化设计有两个截然相反的方 向： A 一个是增强机器指令功能，设置一些复 杂指令，将原来由软件实现的、常用的 功能由硬件实现，这种结构为CISC （Complex instruction set computer）

B另一种是80年代新发展起来的，尽量简化指令 功能，只保留最简单、使用最频繁的指令，使 之能在一个时钟周期内完成，较复杂的功能则 用一段子程序实现，这种结构的计算机称为 RISC (Reduced instruction set computer) 思考题： 什么是VLW,其指令集的特点？什么是EPIC?

B 另一种是80年代新发展起来的，尽量简化指令 功能，只保留最简单、使用最频繁的指令，使 之能在一个时钟周期内完成，较复杂的功能则 用一段子程序实现，这种结构的计算机称为 RISC（Reduced instruction set computer） 思考题: 什么是VLIW,其指令集的特点? 什么是EPIC?

二、对指令系统的性能要求 1、完整性 指计算机应具备基本的指令种类（数据传送、 运算、程序控制、输入/出、处理机控制和调试) 2、规整性 尽可能减少或不出现例外和特殊用法，让运 算部件都能对称、均匀在主存、R、堆栈之间 操作，对所有存储单元等同对待，无论操作数 或结果可无约束的放在任意单元中

二、对指令系统的性能要求 1、完整性 指计算机应具备基本的指令种类（数据传送、 运算、程序控制、输入/出、处理机控制和调试） 2、规整性 尽可能减少或不出现例外和特殊用法，让运 算部件都能对称、均匀在主存、R、堆栈之间 操作，对所有存储单元等同对待，无论操作数 或结果可无约束的放在任意单元中