第十一章 表11-1 指令系统的符号和意义
《指令系统》课件
不同的指令系统针对不同的应用领域进行优化，以满足各 种复杂的应用需求。
例如，针对高性能计算领域的处理器，其指令系统会更加 注重浮点运算和并行处理；针对嵌入式领域的处理器，其 指令系统会更加注重低功耗和实时性。
指令系统与其他技术的融合
随着技术的发展，指令系统与其他技术 的融合成为一种趋势。
为了减少访问主存的延迟，指 令系统使用缓存来存储经常访 问的数据和指令。通过缓存管 理技术，系统可以更快地访问 这些数据和指令。
为了降低能耗和提高能源效率 ，指令系统采用了一系列节能 技术，如动态电压调节、动态 频率调节、休眠模式等。
为了提高系统的安全性，指令 系统可以提供加密和解密功能 ，保护数据的机密性和完整性 。此外，还可以通过权限控制 和访问控制机制来限制对敏感 资源的访问。
03 指令系统的实现方式
汇编语言实现指令系统
汇编语言概述
汇编语言是一种低级语言，与机器语言有很高的相似度。 它使用助记符表示指令，易于理解和编写。
汇编指令系统
汇编语言中的指令系统通常与特定的处理器架构相关联， 包括算术、逻辑、控制和输入/输出指令。
汇编程序
汇编程序是一种将汇编语言代码转换为机器语言的编译器 。它逐条将汇编指令翻译为对应的机器码，并生成可执行 文件。
例如，与人工智能技术的融合，使得处 理器能够更好地支持人工智能算法和应 用；与网络技术的融合，使得处理器能 够更好地支持云计算和边缘计算等应用
。
通过与其他技术的融合，指令系统的功 能和应用领域得到了进一步拓展，同时
也促进了相关技术的发展和创新。
谢的任务， 确保各个任务按照预定的顺序或优先级执行 。
D
MCS51单片机指令系统
第一条指令为远查表指令，可以在64K的程序存储器空间寻 址。基地址寄存器为DPTR，其意思为，DPTR里面存放的是 程序存储器中数据表格的首地址，A为数据地址的偏移量。
这条指令执行以后，以 （A）+（DPTR）的数值为地址数 据就送进A里面来了，也就是从表格首地址开始以后的第（A） 个数据被送进A了。（举例子说明）
编写好的程序都放在程序存储器中，由于一个存储地址所 指示的存储单元只能存放一字节的数据。所以，在存放指令时， 必须将指令拆分成一个一个字节进行连续存放。
比如： 实现“累加器加10H”这条指令，其机器语言为 0111010000010000， 占用了两个字节，就必须拆成两个字节 进行连续存储。
但是，用二进制来表示比较麻烦，因此，也常用十六进制来 表示如：74H 10H来表示以上这条机器语言。可见，用十六进 制表示指令比较简单，但是，指令系统有上百条指令，不易记 住。所以，一般采用容易记住的一些缩写符号来表示机器语言，
2. 在指令中直接给出操作数的地址, 这种寻址方式就属
于直接寻址方式。在这种方式中, 指令的操作数部分直接 是操作数的地址。
比如：MOV A，30H；将３０H里面的数送到Ａ里面 MOV 21H,30H；将３０H里面的数存放到21H里面 在MCS -51 单片机指令系统中, 直接寻址方式中可
以访问 3 种存储器空间: (1) 内部数据存储器的低 128 个字节单元（00H～
7. 位寻址 指按照位进行的寻址操作，（前面讲的都是按字节进
行的寻址操作）。该种寻址方式中, 操作数是内部RAM单元 中20H到2FH的１２８个位地址以及SFR中的１１个可进行 位寻址的寄存器中的位地址寻址。
比如：MOV C,20H；就是将RAM中位寻址区中20H位地 址中的内容送给C。区别与MOV A,20H；这个是将内部 RAM中２０H单元的内容送给A。
指令系统概念
指令系统概念
指令系统是计算机系统中重要的一部分，它定义了计算机所能执行的操作和指令集。
指令系统通常由机器语言指令、寄存器、标志位等组成，是计算机硬件和软件之间的桥梁。
指令系统的设计将直接影响到计算机的性能、功能和易用性。
指令系统的设计需要考虑多方面的因素，如指令的复杂度、可扩展性、编码方式、操作数类型、寻址方式等。
指令的复杂度是指指令的长度和执行时间，可以通过优化指令流程和硬件设计来提高性能。
可扩展性是指指令系统能够添加新指令和扩展操作的能力，便于支持新的应用和技术。
编码方式是指指令在计算机中的二进制表示方式，需要考虑指令的长度和解码效率。
操作数类型是指指令所涉及的数据类型，如整型、浮点型、逻辑型等。
寻址方式是指指令取操作数的方式，可以是直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等。
指令系统的设计也需要考虑到编程的易用性和可读性。
指令系统应该提供简单易用的指令和语法，方便程序员编写高效的代码。
同时，指令系统也需要提供良好的调试和错误处理机制，方便程序员诊断和修复错误。
总之，指令系统是计算机系统中重要的组成部分，它的设计需要综合考虑多方面的因素，以提高计算机的性能和易用性。
- 1 -。
MCS-51指令系统入门
含义 X的内容 以X的内容为地址的内容 加在位地址之前，表示对该位取反 立即数前缀 间址寄存器前缀 程序计数器PC的当前值 箭头右面的数据传送到箭头左面 逻辑与运算 逻辑或运算 逻辑异或运算 16位片外数据指针，范围为0000H～FFFFH
—6—
four
指令分类
指令格式 two
—4—
MCS-51系列单片机指令中常用助记符及含义
符号 A
累加器ACC
含义
B
寄存器B
Ri
寄存器间接寻址的寄存器（i=0或1）
Rn
当前工作寄存器R0～R7的一个
bit
具有位寻址功能的位地址
rel
用补码形式表示的偏移量，范围为 －128～ƐH～FFH
—3—
在MCS-51系统中采用变长指令，对于不同类型的指令，或
者相同指令的操作数类型不同，其长度是可变的，因此，MCS-51 指令为变长指令。大部分指令的长度为1～3个字节。
提示
对于双操作数指令来说，一般操作数1是目的操作数，操作数2是源操作数。 采用RISC的单片机，每条指令的长度相同，如ARM芯片全部指令都是32位的。
—9—
1）立即寻址
立即寻址是指在指令中直接给出参加运算的操作数的寻址方式。这种形式的操作数称为立即数。为了与 直接寻址指令中的直接地址相区别，立即数前面要加“#”标志。
【例3-1】 立即寻址方式如表所示：
编号
汇编语言指令
a
MOV A，#40H
b
MOV DPTR，#4000H
机器语言 7440H 904000H
机器语言 E560H E588H E588H
机器语言
指令中常用符号的意义
指令中常用符号的意义
在指令系统中除了助记符以外还用一些符号来表示，这些常用符号含义是：
常用符号常用符号的含义
Rn 当前寄存器组的通用寄存器R0～R7，n=0～7。
Ri i＝0或1，表示可用作间接寻址的寄存器R0或R1。
direct 8位内部RAM单元的地址，表示直接寻址方式，可以是直接数字地址，也可以是专
用寄存器的符号地址。
＃data 8位立即数
＃data16 16位立即数。
addr16 16位目的地址
addr11 11位目的地址。
rel 补码形式的8位地址偏移量。
Bit 内部RAM可寻址位的位地址。
／取该位的反状态作操作数。
(×) ×单元中的内容。
((×)) ×单元内容指向的单元的内容。
←箭尾侧的内容取代箭头侧的内容
例如指令 MOV direct，@Ri 其功能可用符号direct ← ((Ri))表示，意思是把Ri 寄存器内容所指向的存储单元的内容传送到一个直接寻址单元。
1。
指令系统名词解析
指令系统名词解析指令系统是一种在计算机系统中使用的程序设计语言，用于向计算机发送指令并执行相应的操作。
以下是一些指令系统的常见名词解析：1. 指令（Instruction）：指示计算机执行特定操作的命令。
指令由操作码和操作数组成，操作码用于表示要执行的操作类型，操作数则指定了操作的对象或数据。
2. 指令集架构（Instruction Set Architecture）：一种计算机硬件与软件之间的接口规范，定义了计算机体系结构所支持的指令集合和操作方式。
3. 指令编码（Instruction Encoding）：指令在计算机存储器中的二进制表示形式。
指令编码通常使用位字段（bit field）来表示操作码和操作数。
4. 操作码（Opcode）：指令中用于表示操作类型的字段。
操作码定义了指令要执行的具体操作，例如加法、乘法、跳转等。
5. 操作数（Operand）：指令中用于指定操作对象或数据的字段。
操作数可以是寄存器、存储单元地址或直接的数据值。
6. 寄存器（Register）：用于存储指令执行过程中的临时数据和中间结果的存储设备。
指令可以直接操作寄存器中的数据，而无需通过主存访问。
7. 程序计数器（Program Counter）：也称为指令指针，用于指示下一条要执行的指令在存储器中的地址。
程序计数器在每次执行指令后更新。
8. 程序（Program）：包含一系列指令的有序集合，用于完成特定任务的计算机程序。
程序由开发人员编写，并通过指令系统来指导计算机执行。
9. 指令流水线（Instruction Pipeline）：一种提高指令执行效率的技术。
指令流水线将指令执行过程分为多个阶段，并允许多条指令同时在不同阶段执行，从而实现指令并行处理。
10. 中央处理器（Central Processing Unit，CPU）：负责执行计算机指令的主要硬件组件。
CPU包括指令执行单元、寄存器和控制单元等功能部件。
(完整版)51单片机汇编指令(全)
指令中常用符号说明Rn当前寄存器区的8个工作寄存器R0~R7（n=0~7）Ri当前寄存器区可作为地址寄存器的2个工作寄存器R0和R1（i=0,1）Direct8位内部数据寄存器单元的地址及特殊功能寄存器的地址#data表示8位常数（立即数）#data16表示16位常数Add16表示16位地址Addr11表示11位地址Rel8位代符号的地址偏移量Bit表示位地址@间接寻址寄存器或基址寄存器的前缀( )表示括号中单元的内容(( ))表示间接寻址的内容指令系统数据传送指令（8个助记符）助记符中英文注释MOV Move 移动MOV A , Rn;Rn→A，寄存器Rn的内容送到累加器AMOV A , Direct;（direct）→A，直接地址的内容送AMOV A ,@ Ri;（Ri）→A，RI间址的内容送AMOV A , #data;data→A，立即数送AMOV Rn , A;A→Rn，累加器A的内容送寄存器RnMOV Rn ,direct;（direct）→Rn，直接地址中的内容送RnMOV Rn , #data;data→Rn，立即数送RnMOV direct , A;A→（direct），累加器A中的内容送直接地址中MOV direct , Rn;(Rn)→direct，寄存器的内容送到直接地址MOV direct , direct;(direct)→direct，直接地址的内容送到直接地址MOV direct , @Ri;（（Ri））→direct，间址的内容送到直接地址MOV direct , #data;8位立即数送到直接地址中MOV @Ri , A;(A)→@Ri，累加器的内容送到间址中MOV @Ri , direct;direct→@Ri，直接地址中的内容送到间址中MOV @Ri , #data; data→@Ri ，8位立即数送到间址中MOV DPTR , #data16;data16→DPTR,16位常数送入数据指针寄存器，高8位送入DPH，低8位送入DPL中（单片机中唯一一条16位数据传送指令）（MOV类指令共16条）MOVC Move Cod 查表指令MOVC A , @A+PC;PC+1→PC，（A+PC）→AMOVC A , @A+DPTR;(A+DPTR) →A(MOVC类指令共两条)MOVX Move External 与外部数据寄存区传送数据MOVX A , @DPTR;(DPTR)→A，DPTR间址单元内容送AMOVX @DPTR , A;A→（DPTR），A中内容送入DPTR间址单元MOVX A , @Ri;（Ri）→A，Ri间址单元内容送AMOVX @Ri , A;A→（Ri），A中内容送Ri间址单元(MOVX类指令4条)XCH Exchange 交换指令XCH A , Rn;Rn←→A , Rn的内容与A的内容交换XCH A , Direct; Direct ←→A ，直接地址的内容与A的内容交换XCH A , @Ri;（Ri）←→A ，间址的内容与A的内容交换XCHD Exchange Decimal十进制交换XCHD A , @Ri;(Ri.3~Ri.0) ←→A.3~A.0,间址内容低四位与A中内容低四位交换SWAP Swap 交换SWAP A;A.3~A.0←→ A.7~A.4 , A中低四位与高四位内容交换PUSH Push 入栈PUSH direct;SP+1→SP , (direct)→(SP);直接地址内容压入堆栈顶POP Pop 出栈POP direct;(SP)→(direct) , SP-1→SP;堆栈内容弹出到直接地址●算术运算类指令（7个助记符）ADD Add 加法运算ADD A , Rn;A + Rn→A , A与Rn的内容相加，结果送到A中ADD A , direct;(direct)+A→A,A与直接地址的内容相加，结果送到A中ADD A , @Ri;((Ri))+A→A, A与间址中的内容相加，结果送到A中ADD A , #data;data+A→A,A与立即数相加，和送入AADDC ADD with Carry 带进位加法ADDC A , Rn;A + Rn+CY→A , A与Rn的内容、进位状态相加，结果送到A中ADDC A , direct;(direct)+A+CY→A,A与直接地址的内容、进位状态相加，结果送到A中ADDC A , @Ri;((Ri))+A+CY→A, A与间址中的内容、进位状态相加，结果送到A中ADDC A , #data;data+A+CY→A,A与立即数、进位状态相加，和送入ASUBB Subbtract with Borrow 带进位减法SUBB A , Rn;A-Rn-CY→A,A减寄存器Rn的内容及进位标志，结果送ASUBB A , direct; A-(direct)-CY→A,A直接地址的内容及进位标志，结果送ASUBB A , @Ri; A-((Ri))-CY→A,A间址的内容及进位标志，结果送ASUBB A , #data; A-data-CY→A,A立即数及进位标志，结果送AMUL Multiply 乘法指令MUL AB;A x B→B和A，结果16位，高8位存入B，低8位存入A;若结果大于FFH，则将溢出标志OV置1DIV Divide 除法指令DIV AB;A÷B 商→A，余数→B;若除数为0，结果不确定，则将溢出标志OV置1INC Increment 加1指令INC A;A+1→A,A加1，结果放在AINC Rn; Rn +1→ Rn, Rn加1，结果放在RnINC direct; （direct）+1→ direct,直接地址的内容加1，结果放在该地址中INC @Ri;（（Ri））+1→( Ri),间址中的内容加1，结果放在该间址中INC DPTR;（DPTR）+1→DPTR,数据指针内容加1，结果放在数据指针寄存器（DPTR）中DEC Decrement 减1指令INC A;A-1→A,A减1，结果放在AINC Rn; Rn -1→ Rn, Rn减1，结果放在RnINC direct; （direct）-1→ direct,直接地址的内容减1，结果放在该地址中INC @Ri;（（Ri））-1→( Ri),间址中的内容减1，结果放在该间址中DA Decimal Adjust 十进制加法调整指令DA A;在加法指令后，把A中二进制码自动调整为BCD码;DA A只能更跟在ADD或ADDC加法指令后，不适用于减法●逻辑运算指令（9个助记符）ANL Logical And 逻辑与运算ANL A , Rn; (A)与(Rn)→A, A的内容与Rn中的内容相与，结果放在A中ANL A , direct; (A)与(direct)→A, A的内容与直接地址中的内容相与，结果放在A中ANL A , @Ri; (A)与(（Ri）)→A, A的内容与间址的内容相与，结果放在A中ANL A , #data; (A)与(data)→A, A的内容与立即数相与，结果放在A中ANL direct , A; (direct)与(A)→direct, 直接地址中的内容相与A的内容相与，结果放在直接地址中ANL direct , #data;(direct)与#data→direct, 直接地址中的内容相与立即数相与，结果放在直接地址中ORL Logical OR 逻辑或运算ORL A , Rn; (A) 或(Rn)→A, A的内容与Rn中的内容相或，结果放在A中ORL A , direct; (A) 或(direct)→A, A的内容与直接地址中的内容相或，结果放在A中ORL A , @Ri; (A) 或(（Ri）)→A, A的内容与间址的内容相或，结果放在A中ORL A , #data; (A) 或(data)→A, A的内容与立即数相或，结果放在A中ORL direct , A; (direct) 或A)→direct, 直接地址中的内容相与A的内容相或，结果放在直接地址中ORL direct , #data;(direct) 或#data→direct, 直接地址中的内容相与立即数相或，结果放在直接地址中XRL Logical exclusive or 逻辑异或运算ORL A , Rn; (A) 异或(Rn)→A, A的内容与Rn中的内容相异或，结果放在A中ORL A , direct; (A) 异或(direct)→A, A的内容与直接地址中的内容相异或，结果放在A中ORL A , @Ri; (A) 异或(（Ri）)→A, A的内容与间址的内容相异或，结果放在A中ORL A , #data; (A) 异或(data)→A, A的内容与立即数相异或，结果放在A中ORL direct , A; (direct) 或A)→direct, 直接地址中的内容相与A的内容相异或，结果放在直接地址中ORL direct , #data;(direct) 异或#data→direct, 直接地址中的内容相与立即数相异或，结果放在直接地址RL Rotate Left 循环左移指令RL A;每执行一次，A中的内容左移一位RR Rotate Right 循环右移指令RR A;每执行一次，A中的内容右移一位RLC Rotate Left with the Carry flag 带进位循环左移指令RLC A;每执行一次，CY和A中的内容左移一位RRC Rotate Right with the Carry flag带进位循环又移指令RRC A;每执行一次，CY和A中的内容右移一位注意：循环移位指令只能对A中的内容进行移位操作CPL Complement 取反指令（求补指令）CPL A;累加器内容按位取反，0变1,1变0CLR Clear 清零指令CLR A;累加器清零（A各位全变为0）●控制转移指令（9个助记符）LJMP Long Jump 长跳转指令LJMP add16;add16→PC,无条件跳转到add16地址，可在64KB范围内转移AJMP Absolute Jump 绝对跳转指令AJMP add11;add11→PC,无条件跳转到add11地址，可在2KB范围内转移SJMP Short Jump 短跳转指令SJMP rel;PC+2+rel→PC，rel是偏移量，8位有符号数（-127~127），可向前后跳转±128个地址单元JMP Jump 跳转指令JMP @A+DPTR;A+DPTR→PC,属于散转指令，无条件转向A与DPTR内容相加后形成的新地址JZ Jump if acc is Zero累加器为零转移JZ rel;A=0转向PC+2+rel→PC,A≠0，顺序执行JNZ Jump if acc is Not Zero累加器不为零转移JNZ rel;A≠0转向PC+2+rel→PC,A=0，顺序执行CJNE Compare and Jump if Not Equal比较不相等则转移CJNE A , direct , rel;A≠（direct）转向PC+3+rel→PC，否则顺序执行（PC+3 →PC）;(A)>（direct）CY=0, (A)<（direct）CY=1CJNE A , #data , rel;A≠（data）转向PC+3+rel→PC，否则顺序执行（PC+3 →PC）;(A)>（data）CY=0,( A)<（data）CY=1CJNE Rn , #data , rel; Rn≠（data）转向PC+3+rel→PC，否则顺序执行（PC+3 →PC）; (Rn) >（data）CY=0, (Rn) <（data）CY=1CJNE @Ri , #data , rel;((Ri))≠（data）转向PC+3+rel→PC，否则顺序执行（PC+3 →PC）; ((Ri))>（data）CY=0, ((Ri)) <（data）CY=1DJNE Decrement and Jump if Not Zero 减1不为0则转移DJNE Rn , rel;Rn-1→Rn, Rn≠0转向PC+2+rel→PC，否则顺序执行（PC+2→PC）DJNZ direct , rel;(direct-1)→direct, direct≠0转向PC+2+rel→PC，否则顺序执行（PC+2→PC）LCALL Long Call 长条用指令LCALL addr16;调用程序入口地址为addr16的之程序ACALL Absolute Call短调用ACALL addr11;调用程序入口地址为addr11的之程序RET ReturnRET;放在子程序最后，使程序准确返回到主程序断点处RETI Return from InterruptRETI;中断返回指令，能清楚优先级状态NOP No Operation 空操作指令NOP;空操作，产生一个机器周期延时●位操作指令MOV Move 数据传送指令MOV C , bit;（bit）→C，寻址位的状态送入CMOV bit , C;（C）→bit，C的转态送入地址中CLR Clear 清零指令CLR C;0→C,清零累加器CLR bit;清零直接寻址位CPL Complement 取反指令（求补指令）CPL C;c取反CPL bit;直接寻址位取反SETB Set Bit 置位SETB C;C置1SETB bit;直接寻址位置1ANL And Logical 与逻辑运算ANL C , bit;直接寻址位与C相与，结果放在CANL C , /bit; 直接寻址位与非C相与，结果放在CORL OR Logical 或逻辑运算ORL C , bit;直接寻址位与C相或，结果放在CORL C , /bit; 直接寻址位与非C相或，结果放在CJC Jump if Carry is set 进位位为1则转移JC rel;C=1,转向PC+2+rel→PC，否则顺序执行PC+2→PCJNC Jump if Carry is Not set 进位位为不为1则转移JNC rel;C=0,转向PC+2+rel→PC，否则顺序执行PC+2→PCJB Jump if Bit is set 进位位为1则转移JB bit , rel;（bit）=1,转向PC+3+rel→PC，否则顺序执行PC+3→PCJNB Jump if Bit is Not set 进位位为1则转移JNB bit , rel;（bit）=0,转向PC+3+rel→PC，否则顺序执行PC+3→PCJBC Jump if Bit is set and Clear bit指定位等于1转移并清该位JBC bit , rel; （bit）=1,转向PC+3+rel→PC，同时0→bit否则顺序执行PC+3→PC伪指令ORG Origin 代码起始地址指令ORG 0000HMOV A , #0010H;这条指令从0000H这个地址单元开始写起END End 汇编程序结束指令END;汇编指令结束DB字节定义伪指令ORG 1000HDB 01H , 02H;则(1000H)=01H，(1001H)=02HORG 1100HDB ‘01’;则(1100H)=30H,30H是0的ASCII码,(1101H)=31H,31H是1的ASCII码DW双字节定义伪指令ORG 2000HDW 2546H , 0178H; (2000H)=25H, (2001H)=46H, (2002H)=01H, (2003H)=78H,EQU数据赋值伪指令X EQU n;将n的值赋给xBIT位数据赋值伪指令y BIT b;y是用户定义标号，b为0或1MACRO宏指令宏指令名MACRO 形式参数······代码段······ENDM;宏指令定义结束寻址方式及相关的存储空间寻址方式寻址范围寄存器寻址R0~R7A 、B、C(CY)、AB（双字节）、DPTR（双字节）、PC（双字节）直接寻址内部RAM低128字节特殊功能寄存器内部RAM位寻区的128个位特殊功能寄存器中可寻址的位寄存器间接寻址内部数据存储器RAM【@R0,@R1,@SP（仅PUSH,POP）】内部数据存储器单元的低4位（@R0,@R1）外部RAM或I/O口（@R0,@R1，@DPTR）立即寻址程序存储器（常数）程序存储器（@A+PC,@A+DPTR）基寄存器加变址寄存器间接寻址。
《指令系统 》课件
在人工智能领域的应用
指令系统在人工智能领域中也有 着广泛的应用。人工智能算法的 实现需要大量的计算和数据处理 ，而指令系统可以提供高效的运 算能力和数据处理能力，为人工 智能算法的运行提供支持。
总之，指令系统作为一种底层技术，在各个领域都有着广泛的应用前景，为各行业的发展提供了重要 的技术支持。
05 指令系统的未来发展
指令系统的发展趋势
指令系统向更高效能发展
01
随着技术的进步，指令系统将不断优化，提高执行效率和性能
。
指令系统向更智能化发展
02
人工智能技术的引入将使指令系统具备更强的自适应和学习能
指令系统还可以用于人工智能领 域的模型优化和算法加速，如通 过优化指令系统实现深度学习模 型的快速推理和训练，提高人工 智能应用的性能和效率。
此外，指令系统还可以用于人工 智能领域的安全性和隐私保护， 如通过加密指令或硬件安全模块 等手段保护用户隐私和数据安全 。
在其他领域的应用
除了计算机系统和人工智能领域，指令系统在其他领域也有着广泛的应用。如通信领域中，指令系统 可以用于信号处理和调制解调等操作；在图形处理领域中，指令系统可以用于图像处理和渲染等操作 ；在科学计算领域中，指令系统可以用于数值计算和模拟等操作。
研究如何将人工智能技术应用于指令系统，使其具备更强的智能化 能力。
未来指令系统的发展前景
01
广泛应用于云计算、大数据等领域
随着云计算、大数据等技术的普及，指令系统将在这些领域发挥重要作
用。
02
成为人工智能技术的关键组成部分
随着人工智能技术的发展，指令系统将成为实现人工智能的重要工具。
计算机指令系统
寻址方式
立即寻址：操作 数直接包含在指 令中
直接寻址：操作 数的地址包含在 指令中
间接寻址：操作 数的地址包含在 寄存器中
变址寻址：操作 数的地址包含在 变址寄存器中
相对寻址：操作 数的地址相对于 程序计数器PC
堆栈寻址：操作 数的地址包含在 堆栈中
简单性
指令功能单一，避 免复杂指令组合
● 复杂指令集计算机（CISC）：指令丰富，执行效率高，但设计复杂，功耗较高 ● 精简指令集计算机（RISC）：指令精简，执行效率较低，但设计简单，功耗较低 ● 超长指令字（VLIW）：将多个指令组合成一个超长指令，提高执行效率 ● 单指令多数据流（SIMD）：一条指令可以同时对多个数据进行操作，提高执行效率 ● 向量指令集（VLIW）：将多个指令组合成一个向量指令，提高执行效率 ● 硬件线程指令集（HTISC）：通过硬件线程技术，提高执行效率 ● 微程序控制指令集（Microcode）：通过微程序控制技术，提高执行效率 ● 堆栈指令集（Stack）：通过堆栈技术，提高执行效率 ● 流水线指令集（Pipeline）：通过流水线技术，提高执行效率 ● 超线程指令集（Hyper-Threading）：通过超线程技术，提高执行效率
应用：广泛应用于 4
各种处理器，如 CPU、GPU等
优点：提高指令执 行速度，减少指令
2 执行时间
3
实现方式：通过硬
件和软件的优化，
实现指令执行的并
行化
超线程技术
超线程技术是一种在单个处理器内 部实现多个线程的技术。
超线程技术可以减少处理器的空闲 时间，提高系统的性能。
超线程技术可以充分利用处理器பைடு நூலகம் 部的资源，提高处理器的利用率。
指令级并行可以通过流水线技术、分支预测技术、 指令级并行技术等实现。
指令系统(课堂PPT)
比如MOV 或者ADD等
13
二、地址码
根据一条指令中有几个操作数地址，可 将该指令称为几操作数指令或几地址指令。
一般的操作数有被操作数、操作数及操 作结果这三种数，因而就形成了三地址指 令格式。在此基础上，后来又发展成二地 址格式、一地址格式和零地址格式
17
顺序寻址方式
18
跳跃寻址方式
19
一些常见的指令
20
指令的功能
• 传送指令 • 运算指令 • 程序控制指令
21
• if (x > 0) y = 0; else y = 1;
• 对应的汇编是：cmp dword ptr [x],0
•
ja do1
•
mov dword ptr [y],1
•
d01:
操作码字段 操作码字段
操作数字段
由操作码字段（OP）和操作数字段组成。 操作码字段表征指令的操作特性与功能；
操作数字段通常指定参与本指令运算的地址。
10
一、操作码
指令系统的每一条指令都有一个操作码， 它表示该指令应进行什么性质的操作。
不同的指令用操作码字段的不同编码来表 示，每一种编码代表一种指令。
指令系统
1
当用计算机解决某个问题时，我们首先 必须为它编写程序。
程序是一个指令序列，这个序列明确告 诉计算机应该执行什么操作，在什么地方 找到用来操作的数据。一旦把程序装入内 存储器，就可以由计算机来自动完成取出 指令和执行指令的任务。
2
专门用来完成此项工作的计算机部件称为中 央处理器，通常简称CPU。
27
指令系统
计算机硬件的语言系统
01 简介
03 指令格式
目录
02 发展历程 04 性能要求
目录
05 寻址方式
07 复杂与精简
06 种类 08 执行步骤
指令系统是计算机硬件的语言系统，也叫机器语言，指机器所具有的全部指令的集合，它是软件和硬件的主 要界面，反映了计算机所拥有的基本功能。从系统结构的角度看，它是系统程序员看到的计算机的主要属性。因 此指令系统表征了计算机的基本功能决定了机器所要求的能力，也决定了指令的格式和机器的结构。设计指令系 统就是要选择计算机系统中的一些基本操作(包括操作系统和高级语言中的)应由硬件实现还是由软件实现，选择 某些复杂操作是由一条专用的指令实现,还是由一串基本指令实现,然后具体确定指令系统的指令格式、类型、操 作以及对操作数的访问方式。
寻址方式
根据指令内容确定操作数地址的过程称为寻址。完善的寻址方式可为用户组织和使用数据提供方便。
①直接寻址：指令地址域中表示的是操作数地址。
②间接寻址：指令地址域中表示的是操作数地址的地址即指令地址码对应的存储单元所给出的是地址A，操作 数据存放在地址A指示的主存单元内。有的计算机的指令可以多次间接寻址,如A指示的主存单元内存放的是另一 地址B，而操作数据存放在B指示的主存单元内，称为多重间接寻址。
精简( RISC)
早期的计算机,存储器是一个很昂贵的资源,因此希望指令系统能支持生成最短的程序。此外,还希望程序执 行时所需访问的程序和数据位的总数越少越好。在微程序出现后,将以前由一串指令所完成的功能移到了微代码中, 从而改进了代码密度。此外,它也避免了从主存取指令的较慢动作,从而提高执行效率。在微代码中实现功能的另 一论点是:这些功能能较好的支持编译程序。如果一条高级语言的语句能被转换成一条机器语言指令,这可使编译 软件的编写变得非常容易。此外,在机器语言中含有类似高级语言的语句指令,便能使机器语言与高级语言的间隙 减少。这种发展趋向导致了复杂指令系统( CISC)设计风格的形成,即认为计算机性能的提高主要依靠增加指令复 杂性及其功能来获取。
关于指令符号定义
8位元偏移位址常數，使用於SJMP及相對跳躍指令中。
bit
位元定址位址。
←
以右方資料取代左方資料。
(X)
將X內容取出。
((X))
以X內容為位址，以間接定址方式取出資料。
rrr
n之2進制值。如n=6，rrr=110。
符號定義
■算數運算指令
指令
說明
位元組
機械週期
ADD A，Rn
將暫存器內容加入A累加器
機械週期
MOV A，Rn
將暫存器內容移入A累加器
1
1
MOV A，direct
將直接位址內容移入A累加器
2
1
MOV A，@Ri
暫存器間接位址內容移入A累加器
1
1
MOV A，#data
將8位元常數資料移入A累加器
2
1
MOV Rn，A
將A累加器內容移入暫存器
1
1
MOV Rn，direct
將直接位址內容移入暫存器
3
2
布林運算指令
■程式分支指令
指令
說明
位元組
機械週期
ACALL addrl1
副程式呼叫(可定址2KB範圍)
2
2
ACALL addrl6
副程式呼叫(可定址64KB範圍)
3
2
RET
自副程式返回主程式
1
2
RETI
自中斷副程式返回主程式
1
2
AJMP addrl1
絕對跳躍(2KB範圍)
3
2
LJMP addrl6
1
1
ORL A，direct
直接位址內容OR至A累加器內
计算机指令系统的指令格式、寻址方式、指令种类及与C代码的对照
计算机指令系统的指令格式、寻址方式、指令种类及与C代码的对照https:///group/6728944023559471627/?a pp=news_article×tamp=1566713768&req_id=201908251 41607110249203143D4ECBD51&group_id=6728944023559471 627早期的计算机很不灵活，每个设备要执行的步骤都作为机器的一部分内置在控制单元中了。
为了提高灵活性，一些早期的电子计算机将CPU设计为可以方便地重新布线。
这种灵活性是通过插拔装置体现的，类似于老式电话交换台，跳线的端子插到接线孔中。
意识到程序可以像数据一样编码并存储到主存中，这是一个重大的突破。
如果控制单元被设计为从存储器中获取程序，解码指令并执行指令，那么只要更改计算机主存的内容，就可以改变计算机运行的程序，而不需要重写CPU。
将计算机程序存入主存的想法被称为存储程序概念（Stored-Program Concept）。
为了应用存储程序概念，CPU被设计为可以识别编码成位模式的指令。
这组指令及相应的编码系统被称为机器语言（Machine Language）。
用机器语言表达的指令就叫作机器级指令，或机器指令（Machine Instruction）。
CPU所能完成的操作是由其执行的指令决定的，这些指令称为机器指令。
CPU能执行的所有机器指令的集合称为该CPU的指令系统。
指令系统设计的好坏、功能的强弱，会对整个计算机产生很大的影响，指令系统是计算机中硬件与软件之间的接口。
1 指令系统指令格式指令是指挥计算机完成各种操作的基本命令，一般来说，一条指令包括两个基本组成部分：操作码和地址码。
操作码说明指令的功能及操作性质。
地址码用来指出指令的操作对象，它指出操作数或操作数的地址及指令执行结果的地址，类似于C语言的表达式及赋值语句。
按照指令中地址码的数量，指令格式分为以下几种：三地址指令格式：OP A B CA OPB → C二地址指令格式：OP A BA OPB → A一地址指令格式：OP AOP A → A零地址指令格式：OP2 寻址方式如何对指令中的地址字段进行解释，以获得操作数的方法或转移地址的方法，操作数的位置可能在指令中、寄存器中、存储器中或I/O 端口中，常用的寻址方式有立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址等。
单片机指令系统ppt课件
加减指令
操作
操作数
Rn @Ri direct #data A
ADD *
*
*
*
X
ADDC *
*
*
*
X
SUBB *
*
*
*
X
INC *
*
*
X
*
DEC *
*
*
X
*
其他算术运算指令
16位寄存器加一指令 INC DPTR
十进制调整指令
DA A
乘法指令 MUL AB
(A) X (B) = BA
Cy = 0
若乘积>0FFH 则 OV=1
A #data
ANL *
*
ORL *
*
XRL *
*
控制转移类指令
控制转移类指令有17条,分为:
无条件转移指令 判零转移指令 比较转移指令 循环转移指令 调用返回指令
无条件转移指令
短转移指令 AJMP addr11
PC高5位与指令中给出的11位地址相加，可在2K 范围内转移
长转移指令 LJMP addr16
例: MOV 90H,A
MOV P1,A
寄存器寻址方式
寄存器寻址方式指令中给出寄存器编号 寄存器编号为 R0 -- R7 其对应单元位置由 RS1、RS0 决定 例
INC R0 ADD A,R2
寄存器间接寻址方式
寄存器间接寻址在指令中给出存放操作数 地址的寄存器 可用于间接寻址方式的寄存器有
R0、R1 用于寻址内部128字节RAM DPTR 用于寻址外扩数据存储器（ R0、R1）
寻址外扩数据存储器,只能用寄存器间接寻 址方式 例： MOV A,@R0 MOVX @DPTR,A
11-指令系统
例.ADD； 执行前： SP 10 20 46
执行后：
低 低
SP
高
30 46
高
操作码格式 1. 定长操作码
各指令θ 的位置、位数固定相同。
2.扩展操作码 各指令 OP 的位置、位数不固定，根据需要变化。 关键在设置扩展标志。
例. 某机指令系统指令字长16位，指令类型含有3地址、 2地址、1地址或0地址指令。每个地址占4位。 操作码
（1） 存储器组织方式不同
冯诺依曼计算机的存储器是一维的线性结构，而高 级程序设计语言表示的存储器则是一组变量，访问时调 用变量即可，不必考虑访问方法，而且数据结构经常是 多维的，如数组结构。 （2）高级程序设计语言中，高级语言中的每种操作对于任 何数据类型都是通用的，数据类型直接属于数据本身， 而冯诺依曼计算机的数据本身没有属性标志，同一种操 作要用不同的操作码来对数据类型进行区分。
操作数寻址方式
5.变址、基址寻址及其变化
1111 1111 1111 1111
...
...
...
15条 15条
Z Z
... ...
一地址指令
零地址指令
15条ห้องสมุดไป่ตู้
16条
设指令系统指令长度是12位，地址码长3位，试
提出一种分配方案使该指令系统有4条三地址指
令，8条二地址指令和180条一地址指令。
方案： 4条三地址指令 8条二地址指令
192>180条一地址指令（192=26*3）
3、规整性 （1）对称性：指在指令系统中，所有的寄存器和 存储单元都可同等对待，这对简化程序设计，提 高程序的可读性非常有用。 （2）匀齐性：是指一种操作性质的指令可以支持 各种数据类型。 （3）指令的格式与数据格式的一致性：是指指令 长度与数据长度有一定关系，以方便存取和处理。 4、兼容性
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