指令系统
第四章 指令系统[一]
![第四章 指令系统[一]](https://img.taocdn.com/s3/m/0cc630d349649b6648d74742.png)
译码开始
4：16译码器 ： 译码器
4：16译码器 ： 译码器
4：16译码器 ： 译码器
4：16译码器 ： 译码器
…
15条三地址指令 15条三地址指令
…
14条二地址指令 14条二地址指令
…
31条一地址指令 31条一地址指令
…
16条零地址指令 16条零地址指令
图4.1 指令译码逻辑图
•
注意事项: 注意事项: • 短操作码不能与长操作码 的前面代码部分相同； 的前面代码部分相同； • 各指令的操作码一定不能重复,而且各类指令的 各指令的操作码一定不能重复, 格式安排应统一规整. 格式安排应统一规整.
例1(P151.题2):假设某计算机指令长度为20位,具有双操作 1(P151.题2):假设某计算机指令长度为20位 假设某计算机指令长度为20 单操作数、无操作数三类指令形式, 数、单操作数、无操作数三类指令形式,每个操作数地址 规定用6位表示, 规定用6位表示,问： 若操作码字段固定为8 现设计出m条双操作数指令,n 若操作码字段固定为8位,现设计出m条双操作数指令,n 固定为 条无操作数指令,在此情况下, 条无操作数指令,在此情况下,这台计算机最多可以设计出 多少条单操作数指令？ 多少条单操作数指令？ 解 ： 2 8 - m - n条
(1) 三个容易混淆的基本概念
• 指令字长:一条指令中包含二进制代码的位数. 指令字长:一条指令中包含二进制代码的位数. • 存储字长:存储单元中二进制数的位数. 存储字长:存储单元中二进制数的位数. • 机器字长:计算机能直接处理的二进制数据的 机器字长: 位数,通常与主存单元的位数一致. 位数,通常与主存单元的位数一致.
例:设某机器的指令字长为16位,包括基本操作码4位 设某机器的指令字长为16位 包括基本操作码4 16 和三个地址字段,每个地址字段长4 其格式为: 和三个地址字段,每个地址字段长4位,其格式为: 15 12 11 A1 OP 8 7 A2 4 3 A3 0
第5章 指令系统
1.立即寻址方式
寻找的操作数紧跟在指令操作码之后，也就是说 地址码字段存放的不是操作数的地址，而是操作 数本身。 立即寻址方式的特点是：指令执行的时间很短， 因为不需要访问存储器获取操作数，从而节省了 访问存储器的时间；立即寻址方式的使用范围很 有限，主要用于给寄存器赋初值。 【例5-1】 MOV AX，67 指令执行后，（AX）=67。
操作的示意图如下图所示，这条指令的执行结果为 （AX）=3412H。
存储器 操作码 操作码 AX 00H 代码段 位 移 DISP 量
01H 20000H
201A0H 12H 34H
数据段
6.基址变址寻址
操作数的偏移地址是一个基址寄存器（BX、BP） 和一个变址寄存器（SI、DI）的内容之和。基址 变址寻址方式的格式表示为：[基址寄存器名][变 址寄存器名]或[基址寄存器名+变址寄存器名]。操 作数默认位于那个段中，是由指令中使用的基址 寄存器决定的，如果指令中指定的基址寄存器是 BX，则操作数默认在数据段中，取DS寄存器的 值作为操作数的段地址值；如果指令中指定的基 址寄存器是BP，则操作数默认在堆栈段中，取SS 寄存器的值作为操作数的段地址值，从而计算得 操作数的20位物理地址，继而访问到操作数。
每条指令由两部分组成：操作码字段和地
址码字段。格式如图5-1所示：操作码操作 数（地址码）
操作码 操作数（地址码）
图5-1 指令格式
操作码字段：用来说明该指令所要完成的操作。 地址码字段：用来描述该指令的操作对象。一般是直接给 出操作数，或者给出操作数存放的寄存器编号，或者给出操作 数存放的存储单元的地址或有关地址的信息。 根据地址码字段所给出地址的个数，指令格式可分为零地 址、一地址、二地址、三地址、多地址指令。大多数指令需要 双操作数，分别称两个操作数为源操作数和目的操作数，指令 运算结果存入目的操作数的地址中去。这样，目的操作数的原 有数据将被取代。
第4章 指令系统
3. 规整性
规整性包括指令系统的对称性,匀齐性,指令 格式和数据格式的一致性.对称性是指:在指 令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等 对待,所有的指令都可使用各种寻址方式.匀 齐性是指:一种操作性质的指令可以支持各种 数据类型.
4.兼容性 兼容性
系列机各机种之间具有相同的基本结构和共 同的基本指令集,因而指令系统是兼容的,即 各机种上基本软件可以通用.但由于不同机种 推出的时间不同,只能做到"向上兼容" .
目前在指令操作码设计上主要采用以下两 种编码方式 1. 固定长度操作码 操作码的长度是固定的,且集中放在 指令字的一个字段中,指令的其余部分全 部用于地址码.例如IBM370机和VAX-11系 列机,操作码的长度均为8位,可表示256 种不同的操作. 2. 可变长度操作码
4.2.2 地址码
地址码用于指定操作数和存放运算结果的地址, 通常称为操作数.操作数可以是一个直接的数或者 是一个数据所在的地址,它以空格与操作码分开.
例如: MOV AX,[SI]
假如用户用高级语言编程,根本不用 考虑寻址方式,因为这是编译程序的事,但 若用汇编语言编程,则应对它有确切的了解, 才能编出正确而又高效的程序.此时应认真 阅读指令系统的说明书,因为不同计算机采 用的寻址方式是不同的,即使是同一种寻址 方式,在不同的计算机中也有不同的表达方 式或含义. 思考:设计指令系统时,数据的寻址方式 越多越好吗?为什么?
4.直接寻址 指令中的形式地址A就是操作数的真实 地址EA,这种寻址方式称为直接寻址方式, 又称为绝对寻址方式.如图5-3所示.
OP 寻址特征 A 主存 A 操作数
图5-3 直接寻址方式
例如: MOV AL,[0080H] MOV AX,[1000H]
《计算机组成原理》教程第4章指令系统
4
二 指令的格式
即指令字用二进制代码表示的结构形式
包括 操作码：操作的性质 操作码 地址码：操作数（operand）的存储位置,即参加操作的 operand , 地址码 数据的地址和结果数的地址
操作码域（op） 地址码域（addr）
5
1.操作码 操作码
指令的操作码表示该指令应进行什么性质的操作。 组成操作码字段的位数一般取决于计算机指令系统的 规模。 固定长度操作码：便于译码，扩展性差 . 可变长度操作码：能缩短指令平均长度 操作码的的位数决定了所能表示的操作数,n位操 作码最多表示2n种操作
(2)． 堆栈工作过程 ．
（一）进栈操作 ① 建立堆栈，由指令把栈顶地址送入SP，指针 指向栈顶。 ② 进栈：(A)→Msp, (sp)-1→SP ；Msp:存储 器的栈顶单元 （二）出栈操作 （SP）+1→SP, (Msp)→A
22
五.指令类型
一个较完善的指令系统应当包括: 数据传送类指令： 例）move、load、store等 算术运算类指令： 例）add、sub、mult、div、comp等 移位操作类指令： 例） shl，shr，srl，srr 逻辑运算类指令： 例）and、or、xor、not等 程序控制类指令： 例）jump、branch、jsr、ret、int等 输入输出指令： 例）in、out等 字符串类指令： 例）如alpha中cmpbge、inswh、extbl等 系统控制类指令： 例）push、pop、test等
18
10) *段寻址方式 段寻址方式 Intel 8086 CPU中采用了段寻址方式（基址寻址的特例）。 由16位段寄存器和16位偏移量产生20位物理地址 11)*自动变址寻址 自动变址寻址 指在变址方式中,每经过一次变址运算时,都自动改变变址寄存 器的内容,以后在PDP-11中详讲.
第4章 指令系统
存取。
二、对指令系统性能的要求三
4、兼容性：
系列机各机种之间具有相同的基本结 构和共同的基本指令集，因而指令系统是 兼容的，即各机种上基本软件可以通用。但 由于不同机种推出的时间不同，在结构和性 能上有差异，做到所有软件都完全兼容是不 可能的，只能做到“向上兼容”，即低档机 上运行的软件可以在高档机上运行。
a、CISC：70年代后，大多数计算机的指 令系统多达几百条。我们称这些计算机 为复杂指令系统计算机(CISC)。
b、RISC：但是如此庞大的指令系统难以 保证正确性，不易调试维护，造成硬件 资源浪费。为此人们又提出了便于LSI技 术实现的精简指令系统计算机（RISC） 返回
二、对指令系统性能的要求一
4.4、指令和数据的寻址方式
一、指令的寻址方式 二、操作数寻址方式
三、寻址方式举例
一、指令的寻址方式一
1、寻址方式:形成操作数有效地址或指令 有效（偏移）地址的方式。 2、寻址方式分为两类，既指令寻址方式和 数据寻址方式。 3、指令的寻址方式有两种，一种是顺序寻 址方式，另一 种是跳跃寻址方式。 4、操作数或指令在存储器中的地址：某个 操作数或某条指令存放在某个存储单元 时，其存储单元的编号就是地址。请看 图示
答案：
退 出 上一页 下一页 上一节 下一节 返回节目录
例三答案：
三、低级语言与硬件结构的关系
高级语言 低级语言
Visual c++、foxpro、java
与软件结构和指令系统无关 编写的程序可在不同机器上 运行
汇编语言、二进制语言
与机器、指令系统密切相关 编写的指令系统不同，不同
机器用不同汇编语言编写程 序，机器唯一可识别的是二
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 -。
指令系统的概念
指令系统的概念
指令系统是计算机的核心部件之一，也是计算机硬件和软件之间的桥梁。
它是指一组可执行的指令和相应的执行方式。
指令系统包括指令的格式、指令的操作码、指令的寻址方式、指令的执行时间等要素。
指令系统是计算机硬件设计的重要组成部分，它直接影响了计算机的性能和功能。
因此，指令系统的设计是计算机系统设计的重要环节之一。
指令系统的设计需要考虑多个方面的因素，例如指令的种类、指令的操作码、指令的寻址方式等等。
指令的种类包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传输指令等等。
指令的操作码是指每个指令的唯一标识符，用来区分不同的指令。
指令的寻址方式是指如何确定指令的操作数的方法，包括直接寻址、间接寻址、寄存器
寻址等等。
指令系统的设计还需要考虑指令的执行时间和指令的长度等因素。
指令的执行时间是指指令执行所需的时钟周期数，它直接影响计算机的性能。
指令的长度是
指指令的二进制代码长度，它影响计算机的存储和传输效率。
总之，指令系统是计算机系统设计中非常重要的一部分，它直接影响着计算机的性能和功能。
指令系统的设计需要考虑多个方面的因素，包括指令的种类、操作码、寻址方式、执行时间、长度等等。
指令系统的设计是计算机系统设计中必不
可少的一环，它对计算机的整体性能和功能有着非常重要的影响。
名词解释 指令系统
名词解释指令系统
指令系统是指计算机系统用于向计算机执行特定任务发出指令的一套规则
和机制。
指令系统是计算机硬件和软件的重要组成部分,决定了计算机能够做什么、如何执行特定任务。
指令系统由多个层次组成。
首先是汇编语言,它是用汇编语言编写的程序,
能够让计算机直接执行。
汇编语言通常使用简单的指令集,只涉及计算机寄存器和内存的使用,以及数据的操作。
接下来是高级语言,高级语言编写的程序需要通过编译器或解释器翻译成汇编语言或机器语言,才能被计算机执行。
高级语言通常使用更复杂的指令集,涉及更多的操作,例如文件读写、网络通信等。
指令系统还可以包括硬件指令和软件指令。
硬件指令是由计算机硬件直接控制的指令,例如CPU中的寄存器和内存。
软件指令是由操作系统和应用程序编写的指令,例如读写文件的指令,以及网络通信的指令。
指令系统的设计非常关键,它能够影响计算机系统的性能和效率。
优化指令系统可以提高计算机系统的处理能力和响应速度,也可以降低硬件成本和复杂度。
指令系统的错误或缺陷可能导致计算机系统出现错误或崩溃,因此必须保证指令系统的稳定性和可靠性。
指令系统是现代计算机系统的重要组成部分,对于计算机系统的性能和效率有着至关重要的作用。
指令系统
3. 60年代出现了系列(series)计算机。 原因:为了继承已有的软件，减少软件的开发费用. 系列计算机：是指基本指令系统相同，基本体系结构相同 的一系列计算机。 如IBM370系列，VAX—11系列，IBMPC(XT／AT／286 ／386／486／Pentium)微机系列等。 优点:在旧机种上运行各种软件可以不加任何修改地在 新机种上运行。（向下兼容）
二 .地址码结构
计算机执行一条指令所需要的全部信息都必须包含在指令 中，对于一般的指令来说，除去操作码(OP)之外，指令还应 包含以下信息： (1)第一操作数地址，用A1表示 (2)第二操作数地址，用A2表示 (3)操作结果存放地址，用A3表示 (4)下条将要执行指令的地址，用A4表示 这些信息可以在指令中明显给出，称为显地址，也可依照 某种事先的约定，用隐含方式给出，称为隐地址。 下面介绍几种指令格式。
为了解决这个问题，在70年代末人们提出了便于VLSI实现 的精简指令系统计算机，简称RISC(精简指令系统计算机)。 CISC：Complex instruction set computer RISC: reduced instruction set computer
5.2 指令格式
计算机的指令格式与机器的字长、存储器的容量 及指令的功能都有很大的关系。
指令的长度与机器的字长没有固定的关系，
它既可以小于或等于机器的字长，也可以大于机器 的字长。前者称为短格式指令，后者称为长格式指 令，一条指令存放在地址连续的存储单元中。 在同一台计算机中可能既有短格式指令又有长 格式指令，但通常是把最常用的指令( 如算术逻辑运 算指令、数据传送指令 ) 设计成短格式指令，以便节 省存储空间和提高指令的执行速度。
例.（方法一） 指令字长16位，可含有3、2、1或 0个地址，每个地址占4位。（见教材P130~131） 操作码 地址码
计算机组成原理 指令系统
本章所讨论的指令，是机器指令
本章学习内容
4.1 指令格式 4.2 寻址技术 4.3 堆栈与堆栈操作 4.4 指令类型
本章学习要求
理解：指令的基本格式以及不同地址码（3、2、1 、0地址）的双操作数指令的区别 理解：规整型指令和非规整型指令的特点 掌握：扩展操作码的方法 理解：编址单位和指令中地址码的位数与主存容量 、最小寻址单位的关系 掌握：基本的数据寻址方式和有效地址EA的计算方 法 掌握：自底向上的存储器堆栈的概念及堆栈的进、 出栈操作 理解：常用指令的特点
当用一些硬件资源代替指令字中的地址码字段后
• 可扩大指令的寻址范围
• 可缩短指令字长 • 可减少访存次数 当指令的地址字段为寄存器时
三地址
二地址 一地址
OP R1, R2, R3
OP R1, R2 OP R1
• 可缩短指令字长 • 指令执行阶段不访存
EXP 某指令字长为16位，每个地址码为6位，扩 展操作码技术，设有14条二地址指令，100条一 地址指令，100条零地址指令： 1）画出扩展图 2）计算操作码平均长度 3）指令译码逻辑
1.规整型
操作码字段的位数和位置是固定的。 假定：指令系统共有m条指令，指令中操 作码字段的位数为N位，则有如下关系式： N≥log2 m 规整型编码对于简化硬件设计，减少指 令译码的时间是非常有利的。 IBM 370机（字长32位）的指令可分为 三种不同的长度,不论指令的长度为多少位，其 中操作码字段一律都是8位。
指令长度可以等于机器字长，也可以大于或 小于机器字长。 在一个指令系统中，若所有指令的长度都是 相等的，称为定长指令字结构；若各种指令的长 度随指令功能而异，称为变长指令字结构。
《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。
计算机组成原理_指令系统
4.1 指令系统的发展与性能要求 4.2 指令格式与 4.3 操作数类型 4.4 指令和数据的寻址方式 4.5 典型指令
返回
1
4.1 指令系统的发展与性能要求
1、指令在计算机系统中的地位 （1）是软件和硬件分界面的一个主要标志
– 硬件设计人员采用各种手段实现它；
– 软件设计人员则利Βιβλιοθήκη 它编制各种各样的系统软 件和应用软件
– 指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式 与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影
3
4.1 指令系统的发展与性能要求
3、发展情况 – 复杂指令系统计算机，简称CISC。但是如 此庞大的指令系统不但使计算机的研制 周期变长，难以保证正确性，不易调试 维护，而且由于采用了大量使用频率很 低的复杂指令而造成硬件资源浪费。 – 精简指令系统计算机：简称RISC，人们又 提出了便于VLSI技术实现的精简指令系统 计算机。
• Pentium数据类型(见P111表4.4)
– 常规数据类型 – 整数数据类型 – ……..
23
4.4 指令和数据的寻址方式
• 研究问题
– 确定本条指令中各操作数的地址 – 下一条指令的地址
• 寻址方式是指CPU根据指令中给出的地址码 字段寻找相应的操作数的方式，它与计算 机硬件结构紧密相关，而且对指令的格式 和功能有很大的影响。
30
2、立即寻址
• 特点：在取指令时，操作码和操作数被同时取出， 不必再次访问存储器，从而提高了指令的执行速 度。 • 但是，因为操作数是指令的一部分，不能被修改； • 而且对于定 长指令格式，操作数的大小将受到指 令长度的限制，所以这种寻址方式灵活性最差 • 通常用于给某一寄存器或主存单元赋初值，或者 用于提供一个常数。
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。
指令系统总结及课后题
程序存储器（@A+PC,@A+DPTR）
相对寻址
程序存储器256B范围（PC+偏移量）
位寻址
片内RAM的20H-2FH字节地址、部分SFR
寻址方式中常用的符号注释
Rn(n=0～7)：当前选中的工作寄存器组R0～R7。 Ri(I=0,1)：作为地址指针的两个工作寄存器R0，R1。 #data：8位立即数。 #data16：16位立即数。 direct：8位片内RAM单元（包括SFR）的直接地址。 addr11：11位目的地址，用于ACALL和AJMP指令中。 addr16：16位目的地址。用于LCALL和LJMP指令中。 rel：补码表示的8位地址偏移量。范围：-128～+127D。 bit：片内RAM或SFR的直接寻址位地址。 @：间接寄存器的符号。 /：位操作指令中对该位先取反再参与操作，不影响原值。 (×)：×中的内容。 ((×))：×指出的地址单元中的内容。 →：指令操作流程方向。
B ACC PSW IP P3 IE P2 SBUF SCON P1 TH1 TH0 TL1 TL0 TMD TCON PCON DPH DPL SP P0
10、如何访问SFR，可采用那些寻址方式？ 答：用直接寻址，位寻址，寄存器寻址 11、如何访问片外RAM，可使用那些寻址方式？ 答：只能采用寄存器间接寻址（用MOVX指令） 12、如何访问片内RAM，可使用那些寻址方式？ 答：低128字节：直接寻址，位寻址，寄存器间接寻址，寄存器寻址（R0~R7） 高128字节：直接寻址，位寻址，寄存器寻址 13、如何访问片内外程序存储器，可使用那些寻址方式？ 答：采用变址寻址（用MOVC指令） 14、说明十进制调整的原因和方法？ 答：压缩BCD码在进行加法运算时应逢十进一，而计算机只将其当作十六进制数处理，此时得到的结果不正确。用DA A指令调整（加06H，60H，66H） 15、说明8951布尔机处理机功能？ 答：用来进行位操作
计算机指令系统
第一节 指令系统
编码方式 0操作数指令（只有操作码）
计算机重新启动指令reset 停机指令stop， halt，空操作 nop
指令格式为：操作码OP
1操作数（地址）指令
如自动“+1”、“-1”、“求反”，跳转 jmp 01
指令格式为：操作码OP 地址
第一节 指令系统
2操作数指令
一、传送指令 4．间接寻址 MOV Reg, [SReg]
间接寻址方式的操作数在存储器中。 操作数地址的偏移量包含在特殊寄存 器BX, BP, SI和DI之一中。 数据段寄存器DS加上SI, DI, BX中的 偏移量为操作数的地址。PA=[DS]16+[SI]
（2）举例 MOV AX，[SI] 寄存器，移位寄存器，加法器，地址总线，数据总 线
一个存储单元的数加上另一个存储单元 add A，B，或add A，10或add A，(10)
操作码OP 第一操作数A1 第二操作数A2 二地址指令在计算机中得到了广泛的应用， 但是在使用时有一点必须注意：指令执行 之后，A1中原存的内容已经被新的运算结 果替换了。第一节 指令系统 作数类型第一节 指令系统
指令系统的要求
完备性：完备性是指用汇编语言（机器指令） 可以编写任何种程序。 有效性：有效性是指利用该指令系统所编写 的程序能够高效率地运行。 兼容性：系列机各机种之间具有相同的基本 结构和共同的基本指令集，因而指令系统是 兼容的，即各机种上基本软件可以通用。 指令的表现形式是机器语言，机器语言一般通 过汇编来书写。
不断增加可实现复杂功能的指令和多种 灵活的编址方式，甚至某些指令可支持 高级语言语句归类后的复杂操作。一般 CISC计算机所含的指令数目至少300条 以上，有的甚至超过500条。 VAX11/780计算机有303条指令，18 种寻址方式。Pentium机也有191条指 令，9种寻址方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CPM1A指令系统一、概述1、指令的种类2、指令对标志位的影响3、指令的格式、操作数及标志4、指令的两种形式二、基本指令1、LD和LD NOT 指令2、OUT和OUT NOT指令3、AND和AND NOT指令4、OR和OR NOT指令5、AND LD和OR LD指令6、SET和RESET指令7、编程规则8、TIM指令9、计数器CNT指令三、应用指令1、保持指令、微分指令、空操作和结束指令1.1 KEEP指令1.2 DIFU(13)和DIFD(14)指令1.3 NOP(00)指令1.4 END(01)指令2、顺序控制和暂存指令2.1 IL和ILC指令2.2 TR指令2.3 JMP和JME3、定时器和计数器应用指令3.1 TIMH指令3.2 CNTR指令3.3定时器和计数器的扩展4、数据比较类应用指令4.1 CMP和CMPL指令4.2 BCMP指令4.3 TCMP指令5、数据转换类应用指令5.1 BIN和BCD指令5.2 MLPX和DMPX指令5.3 ASC和SDEC指令5.4 HEX指令5.5 SCL、SCL2和SCL3指令5.6 BINL和BCDL指令5.7 SEC和HMS指令5.8 NEG指令6、数据移位类应用指令6.1 SFT指令6.2 SFTR指令6.3 WSFT指令6.4 ASL和ASR指令6.5 ROL和ROR指令6.6 SLD和SRD指令6.7 ASFT指令7、数据传送类应用指令7.2 XFER指令7.3 BSET指令7.4 XCHG指令7.5 DIST指令7.6 COLL指令7.7 MOVB和MOVD指令8、数据运算类应用指令8.1 STC和CLC指令8.2 ADD和SUB指令8.3 ADDL和SUBL指令8.4 MUL和DIV指令8.5 MULL和DIVL指令8.6 INC和DEC指令8.7 ADB、SBB、MLB和DVB指令8.8 COM、ANDW、ORW、XORW和XNRW指令9、子程序和中断控制类应用指令9.1 SBS、SBN和RET指令9.3 INT指令9.4 STIM指令10、高速计数a器应用指令1．CPM2A高速计数器的几种输入模式(CPM1A只有前两种)2. 高速计数器的几种复位方式3. 高速计数器的两种中断功能10.1 CTBL指令10.2 INI指令10.3 PRV指令11、其他特殊应用指令11.1 FAL和FALS指令11.2 MAG指令11.3 IORF指令11.4 BCNT指令11.5 PULS指令11.6 SPED指令11.7 STEP和SNXT指令11.9 SRCH指令11.10 SYNC指令11.11 PWM指令11.12 ACC指令11.13 FCS指令12、特殊运算指令12.1 MAX和MIN指令12.2 AVG指令12.3 SUM指令13、通信指令13.1 RXD和TXD指令13.2 STUP指令一、概述CPM1A共有：基本指令14条，应用指令79条（有功能号）。
指令执行的典型时间是：基本指令：LD指令的执行时间为0.64 μs。
应用指令：MOV指令：16.3 μs。
PLC编程可以以梯形图形式出现，也可以用指令形式表示，两者可以相互转化。
1、指令的种类CPMIA系列PLC的指令根据功能分为基本指令和应用指令两大类。
基本指令：直接对输入和输出点进行操作的指令。
应用指令：进行数据传送、处理、运算、程序控制等操作的指令。
2、指令对标志位的影响SR区的25503~25507是执行指令结果的标志位。
有的指令执行后不影响标志位，有的指令执行后可能影响标志位。
3、指令的格式、操作数及标志指令的格式为：助记符（指令码）操作数1操作数2操作数31、助记符：表示指令的功能。
2、指令码：指令的代码，用00~99两位数表示。
3、操作数：提供指令执行的对象或数据。
①操作数可以是继电器号、通道号或常数。
以“#”区别。
CNT000 CNT000200 #0200②操作数为常数时，可以是十进制数或十六进制数，取决于指令的要求。
4、指令的两种形式非微分型指令：只要执行条件为ON，指令在每个循环周期都将执行。
微分型指令：只在执行条件由OFF变为ON时才执行一次。
【例1】某指令ADD(30)#1270*DM0101DM0123由指令码可知，该指令为一条BCD码加法运算指令。
指令的三个操作数分别为参加运算的加数、被加数和结果。
其中加数为立即数操作数1270。
被加数为间接寻址操作数，程序在DM0101通道中取出操作数的实际地址。
运算结果为直接寻址操作数，即把和数送至DM0123通道。
小于标志LE(25507)，执行比较指令时，如果第一操作数小于第二操作数，该位置ON。
等于标志EQ(25506)，执行比较指令时两操作数相等，或执行运算指令时运算结果等于0，该位置ON。
大于标志GR(25505)，执行比较指令时，如果第一操作数大于第二操作数，该位置ON。
进位标志CY(25504)，执行运算指令时，如果结果最高位向上有进位或借位，该位置ON。
出错标志ER(25503)，执行指令出错时该位置ON。
典型的执行错误有操作数地址错、控制字无定义等。
出错标志为ON时，指令将停止执行。
二、基本指令基本编程指令主要包括与、或、非、输出、复位、置位等逻辑指令。
另外，普通定时器和计数器指令也没有功能号，也归为基本指令。
共14条。
所有无功能号的指令称为基本编程指令。
1、 LD和LD NOT 指令格式：LD NLD NOT N梯形图符号：其中的操作数N为位，即LD和LD NOT指令只能以位为单位进行操作。
这里的N可以是IR、SR、AR、HR、LR、TR或TC。
功能：装入指令。
用来表示一个逻辑运算的开始，它们的执行不会影响标志位。
LD表示N的常开触点与左端母线相连。
LD NOT表示N的常闭触点与左端母线相连。
说明：LD和LD NOT指令的执行不会影响标志位。
2 、OUT和OUT NOT指令格式：OUT NOUT NOT N梯形图符号：其中的操作数N也是位，它可以是IR、SR、AR、LR、TR或HR。
功能：输出指令。
用来表示一个运算结果。
OUT指令将运算结果输出到N。
OUT NOT指令将运算结果取反后输出到N。
说明：OUT 和OUT NOT指令也只能以位为单位进行操作。
它们的执行不会影响标志位。
在程序中不同的线圈可以同条件并联输出。
【例1】OUT和OUT NOT指令应用3 、AND和AND NOT指令格式：AND NAND NOT N梯形图符号：其中的操作数N也是位，它可以是IR、SR、AR、LR、HR或TC。
功能：逻辑与运算指令。
AND表示N与前面的逻辑结果进行与运算。
即N的常开触点与前面的逻辑串联。
AND NOT表示N取非并与前面的逻辑结果进行与运算。
即N的常闭触点与前面的逻辑串联。
说明：AND和AND NOT指令只能以位为单位进行操作。
它们的执行不会影响标志位。
在程序中逻辑与运算的串联触点个数是没有限制的。
【例2】 AND和AND NOT指令应用AND和AND NOT连续输出4 、OR和OR NOT指令格式：OR NOR NOT N梯形图符号：其中的操作数N也是位，它可以是IR、SR、AR、LR、HR或TC。
功能：逻辑或运算指令。
OR表示N与前面的逻辑结果进行或运算。
即N的常开触点与前面的逻辑并联。
OR NOT表示N取非并与前面的逻辑结果进行或运算。
即N的常闭触点与前面的逻辑并联。
说明：OR和OR NOT指令只能以位为单位进行操作。
它们的执行不会影响标志位。
在程序中逻辑或运算的并联触点个数是没有限制的。
【例3】 OR和OR NOT等指定的应用程序段为：LD 00000OR 00001OR NOT 00002OUT 01001这段程序表示的运算逻辑为：当三个输入条件00000为ON或00001为ON，或00002为OFF中有一个被满足时，输出01001就会被置ON。
5 、AND LD和OR LD指令格式：AND LDOR LD功能：触点组操作指令。
AND LD指令表示对触点组进行逻辑与运算。
OR LD指令表示对触点组进行逻辑或运算。
说明：AND LD指令和OR LD指令不需要任何操作数，只表明触点组之间的逻辑运算关系。
使用这两条指令有两种方法：分置法和后置法。
两种方法可以得到相同的运算结果，但使用分置法时触点组数是没有限制的，而采用后置法时触点组数不能超过8【例4】设有梯形图为图 (a)、(b)所示的两个逻辑运算。
将该运算用AND LD 和OR LD指令完成，有两种方法实现助记符程序段，分别如下：01001①图(a)逻辑分置法实现程序段：②图(a)逻辑后置法实现程序段：LD 00000 LD 00000OR 00003 OR 00003LD 00001 LD 00001OR 00004 OR 00004AND LD LD NOT 00002LD NOT 00002 OR NOT 00005OR NOT 00005 AND LDAND LD AND LDOUT 01001 OUT 01001③图(b)逻辑分置法实现程序段：④图(b)逻辑后置法实现程序段：LD 00000 LD 00000AND 00002 AND 00002LD 00003 LD 00003AND NOT 00004 AND NOT 00004OR LD LD NOT 00005LD NOT 00005 AND NOT 00006AND NOT 00006 OR LDOR LD OR LDOUT 01001 OUT 010016 、SET和RESET指令格式：SET NRESETN梯形图符号：其中的操作数N 也是位，它可以是IR 、SR 、AR 、LR 或HR 。
功能：置位和复位指令。
用来完成直接对位的置位或复位操作。
当SET 指令的执行条件满足时置N 为ON 。
当RESET 指令的条件满足时置N 为OFF 。
【例5】 在00000和00002的状态变化已知的条件下，下面程序段执行的结果如图4.2.4所示。
LD 00000 SET 20000 LD00002 RESET200007、编 程 规 则在编制梯形图或助记符程序时，应注意遵循以下编程规则：(1) 每一个内部继电器的触点在程序中可以无限次重复使用，但其线圈在同一程序中一般只能使用一次。
同一继电器的多线圈使用会引起逻辑上的混乱，应尽量避免。
(2) 梯形图信号流向只能自左向右，垂直分支上不可以有任何触点。
0000000002000000000220000(a)(b)梯形图的编制举例。
在下图的梯形图例中， 图(a)为不规范的梯形图， 图(b)为规范的梯形图。
(3) 继电器的线圈应该放在每一运算逻辑的最右端，在线圈右端不能再有任何触点。