《计算机组成原理》课程教学资源（PPT课件）第五章 指令系统

第五章指令系统

第五章 指令系统

5.1指令系统的发展计算机系统主要由硬件和软件组成硬件就是CUP、存储器、外设等，软件就则是便于用户实际应用而开发各种程序。软件的设计基础就是计算机的指令系统。计算机的性能与它设置的指令系统有很大关系，而指令系统的设置又与机器的硬件结构有关

5.1 指令系统的发展 计算机系统主要由硬件和软件组成， 硬件就是CUP、存储器、外设等，软件 就则是便于用户实际应用而开发各种程 序。软件的设计基础就是计算机的指令 系统。 计算机的性能与它设置的指令系统有很 大关系，而指令系统的设置又与机器的 硬件结构有关

名词解释：·指令：命令计算机直接进行某种基本操作的二进制代码串，也叫机器语言代码。每条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。从计算机组成的层次结构来说，计算机的指令今有微指令机器指令和宏指令。微指令是微程序级的命令，它属于硬件；宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令，它属于软件：而机器指令则介于微指令与宏指令之间。指令系统：一台计算机能直接理解与执行的全部指令的集合称为该机的指令系统，也叫机器语言。指令系统是进行计算机逻辑设计和编制程序的基本依据。它直接说明了这台计算机的功能.不同类型CPU的指令系统是不能混用与兼容的，但同一系列的CPU一般升级后指令都有扩充，并可兼容。复杂指令系统计算机（CISC和精简指令系统计算机(RISC)

名词解释： • 指令：命令计算机直接进行某种基本操作的二进制代码 串,也叫机器语言代码。每条指令可以完成一个独立的 算术运算或逻辑运算操作。 • 从计算机组成的层次结构来说，计算机的指令有微指令、 机器指令和宏指令。微指令是微程序级的命令，它属于 硬件；宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令，它 属于软件；而机器指令则介于微指令与宏指令之间。 ◼指令系统：一台计算机能直接理解与执行的全部指令的 集合称为该机的指令系统，也叫机器语言。指令系统是进 行计算机逻辑设计和编制程序的基本依据。它直接说明了 这台计算机的功能.不同类型CPU的指令系统是不能混用与 兼容的，但同一系列的CPU一般升级后指令都有扩充，并 可兼容。 ◼复杂指令系统计算机（CISC)和精简指令系统计算机 （RISC)

5.2指令格式指令格式5.2.1一条指令必须包含：(1）操作码(2)操作数地址(3）操作结果的存储地址（4）下一条指令的地址

5.2 指令格式 5.2.1 指令格式 一条指令必须包含： （1）操作 码 （2）操作数地址 （3）操作结果的存储地址 （4）下一条指令的地址

指令格式5.2.1指令字：代表指令的一组二进制代码信息：指令长度：指令字中二进制代码的位数：1、零地址指令格式：OPCODEOPCODE=OperationCode指令中只有操作码没有操作数或地址。两种可能：（1）无需操作数，例如：NOP、HLT，也叫无操作数指令（2）操作数是默认的

1、零地址指令 格式： OPCODE OPCODE=Operation Code 指令中只有操作码没有操作数或地址。两种可能： （1）无需操作数，例如：NOP 、HLT，也叫无操作数指令 （2）操作数是默认的 5.2.1 指令格式 指令字：代表指令的一组二进制代码信息； 指令长度：指令字中二进制代码的位数；

5.2.1指令格式2.一地址指令格式：AOPCODEA-----操作数的存储地址或寄存器名例如：递增，移位，取反，INCAX，NOT BX

2. 一地址指令 5.2.1 指令格式 A-操作数的存储地址或寄存器名 例如：递增，移位，取反，INC AX，NOT BX 格式： OPCODE A

5.2.1指令格式3.二地址指令格式：A1A2OPCODEA1-----第一个源操作数的存储地址或寄存器地址。A2-----第二个源操作数和存放结果的存储地址或寄存器地址例如:[AX]+[BX]→[AX]ADDAX,BX

3. 二地址指令 5.2.1 指令格式 A1-第一个源操作数的存储地址或寄存器地址。 A2-第二个源操作数和存放结果的存储地址或 寄存器地址 例如：[AX]+[BX]→[AX] ADD AX , BX 格式： OPCODE A1 A2

指令格式5.2.134.三地址指令格式：A1A2A3OPCODEA1-----第一个源操作数的存储地址或寄存器地址。A2-----第二个源操作数的存储地址或寄存器地址A3-----操作结果的存储地址或寄存器地址5.多地址指令：用于实现成批数据处理

4. 三地址指令 5.2.1 指令格式 A1-第一个源操作数的存储地址或寄存器地址。 A2-第二个源操作数的存储地址或寄存器地址。 A3-操作结果的存储地址或寄存器地址 格式： OPCODE A1 A2 A3 5.多地址指令：用于实现成批数据处理

前面5种指令格式并非所有计算机都具有，零地址、一地址和两地址指令多用于小型机、微型机。两地址、三地址和多地址多为字长较长的大中型机采用。口注意：口计算机中指令和数据都是以二进制码的形式存储的。但是，指令的地址是由程序计数器(PC)规定的。口而数据的地址是由指令规定的

前面5种指令格式并非所有计算机都具有， 零地址、一地址和两地址指令多用于小型机、 微型机。 两地址、三地址和多地址多为字长较长的大、 中型机采用。 注意： 计算机中指令和数据都是以二进制码的形式 存储的。但是，指令的地址是由程序计数器 (PC)规定的。 而数据的地址是由指令规定的

5.2.2指令操作码的扩展技术指令操作码的位数限制指令系统中完成操作的指令条数。若操作码长度为K，最多有2k条不同指令。固定格式操作码操作码长度固定，一般集中于指令字的一个字段中。在字长较大的大中型以及超级小型机上广泛使用。优点：有利于简化硬件设计，减少译码时间可变格式操作码即操作码长度可以改变，且分散放在指令字的不同字段中。这种方法在不增加指令字长度的情况下可表示更多的指令，但增加了译码和分析难度，需更多硬件支持。微机中常使用此方式。如Z-80,Intel8086/Pentium等

5.2.2 指令操作码的扩展技术 可变格式操作码 即操作码长度可以改变，且分散放在指令字的不同字段 中。 这种方法在不增加指令字长度的情况下可表示更多的指 令，但增加了译码和分析难度，需更多硬件支持。微机 中常使用此方式。如Z-80,Intel8086/Pentium等. 指令操作码的位数限制指令系统中完成操作的指令 条数。若操作码长度为K,最多有2 k条不同指令。 ◼固定格式操作码 操作码长度固定，一般集中于指令字的一个字段中。在字长 较大的大中型以及超级小型机上广泛使用。 优点：有利于简化硬件设计，减少译码时间