清华大学出版社：《计算机硬件技术基础》课程电子教案（PPT教学课件）第3章 指令系统

第3章 指令系统

• 计算机的指令系统(Instruction Set)是指一台计算机上全部 指令的集合，也称计算机的指令集。指令系统包括指令格 式、寻址方式和数据形式。一台计算机的指令系统反映了 该计算机的全部功能，机器类型不同，其指令系统也不同， 因而功能也不同。指令系统的设置和机器的硬件结构密切 相关，一台机器要有较好的性能，必须设计功能齐全、通 用性强、指令丰富的指令系统，这就需要复杂的硬件结构 来支持。计算机之所以能够自动地运行，完成某种预定的 操作，是靠执行预先存入在计算机内存中的程序来完成的。 不同的计算机具有各自不同的指令系统。 • 本节先介绍机器指令的格式和一般的指令系统，接着介绍 Intel8086/8088CPU的指令系统。 上一页

目 录 3.1 机器指令的格式 3.2 寻址方式 3.3 指令的种类 3.4 8086的寻址方式 3.5 8086的指令系统 本章小结 上一页

3.1.1 指令的含义 3.1.2 指令格式 3.1.3 指令操作码的编码格式 3.1.4 指令字长度与机器字长的关系 3.1 机器指令的格式 上一页

指令（Instruction）是指挥计算机执行某种操作的命令。 从计算机组成的层次结构来看，计算机的指令有微指令、机器指令和 宏指令之分。 微指令是微程序级的命令，它设计在微程序控制器中，属于硬件； 宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令，若干条机器指令的功能 可由执行这条宏指令实现，它属于软件； 机器指令则介于微指令和宏指令之间，通常简称为指令。每一条机器 指令可完成一个独立的操作功能，如一个数据的传送，一次加法、 减法等算术运算，一次与、或等逻辑运算。 指令是程序员进行程序设计的最小单位，它是组成程序的语句；是机 器能够直接接收、理解和执行的语言，它是硬件设计人员设计计算 机硬件的依据。 从计算机系统结构的角度看，指令可理解为计算机软件和硬件的接口， 是系统程序设计人员看得到的属性，也是使用汇编语言的用户能看 到的属性。 3.1.1 指令的含义 上一页

指令格式是指一条指令由什么样的代码组成，应 该包含哪些内容。 指令是由操作码和地址码两部分组成的一串二 进制数码，其中操作码规定了操作的类型；地址 码规定了要操作的数据所存放的地址，以及操作 结果的存放地址。因此，一条指令的结构可表示 位如下形式： 3.1.2 指令格式 上一页

3.1.2 指令格式（续1） 上一页 ⒈一条指令应该包含的信息 ⑴操作码：操作码具体规定了操作的性质及功能，指定了 相应的硬件要完成的操作。在一台计算机中，不同的指 令，其操作码应有不同的编码。操作码字段的位数决定 了指令系统的规模。一般说来，一个包含n位操作码的指 令格式最多能够表示2n条指令。 ⑵地址码：指令应明确指出要操作的操作数存放在哪里， 即指出操作数的存储地址——地址码，以便CPU可以通 过这个地址取得操作数。根据地址码的不同，就有不同 的指令格式。 ⑶操作结果的存放地址：指令应指明对操作数处理结果的 存储地址。 ⑷下一条要执行的指令的地址

3.1.2 指令格式（续2） 上一页 ⒉指令格式 根据地址码所给出的地址的个数（操作数的个数），可以 把指令格式分成零地址指令、一地址指令、二地址指令、 三地址指令和多地址指令（或称几操作数指令）。 ⑴ 零地址指令：通常也叫无操作数指令。 格式： 用于不需要操作数的控制类指令 及隐含操作数的指令

3.1.2 指令格式（续3） 上一页 ⑵一地址指令 格式： 该类指令只给出一个地址，用于以下两种情况： ①这个地址既是操作数的地址，又是操作结果的存储地址。 这类指令的操作是对地址码中所指定的操作数进行操作 后，把操作结果又送回该地址中。 ②地址码所指定的操作数是源操作数，而目的操作数则隐 含在累加器中，操作结果也存回累加器。如以Z-80、 Intel8086/8088等微处理器为核心的8位、16位微型计算机 的算术逻辑运算指令大都采用这种格式

3.1.2 指令格式（续4） 上一页 ⑶二地址指令 格式： 这类指令有两个操作数地址，是最常用的指令格 式。操作后，其操作结果存放在A2所指定的地 址中（也有些机器目的操作数的存储器地址或 寄存器名为A1）