基本功能指令系统

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指令系统的组成

指令系统的组成

指令系统的组成一、指令系统的概述指令系统是计算机硬件与软件之间的桥梁,用于指导计算机执行任务。

它由一系列指令组成,这些指令是计算机能够理解和执行的基本操作。

指令系统是计算机体系结构的重要组成部分,直接影响计算机的性能和功能。

二、指令的分类指令可以根据其功能和操作类型进行分类。

1. 数据传输指令数据传输指令用于将数据从一个地方传送到另一个地方。

它们可以从内存读取数据到寄存器,也可以将数据从寄存器写入内存。

数据传输指令是计算机中最基本和最常用的指令之一。

2. 算术运算指令算术运算指令用于执行各种数学运算,如加法、减法、乘法和除法。

这些指令可以对寄存器或内存中的数据进行运算,并将结果存储在指定的位置。

3. 逻辑运算指令逻辑运算指令用于执行逻辑运算,如与、或、非和异或。

它们通常用于比较和判断操作,根据运算结果来决定程序的流程。

控制指令用于控制程序的执行流程,如跳转、分支和循环。

它们可以改变程序的执行顺序,使程序能够根据条件进行不同的操作。

5. 输入输出指令输入输出指令用于与外部设备进行数据交换,如键盘、鼠标、显示器和打印机。

它们负责将数据从外部设备读取到内存或将数据从内存输出到外部设备。

三、指令的格式指令通常由操作码和操作数组成。

1. 操作码操作码是指令的基本操作类型,用于指示计算机执行何种操作。

操作码的种类与计算机的指令集有关,不同的计算机体系结构可能有不同的操作码。

2. 操作数操作数是指令所操作的数据。

它可以是一个立即数,也可以是一个寄存器或内存地址。

指令根据操作数的类型和个数来确定操作的对象和结果。

四、指令的执行过程指令的执行过程通常包括指令获取、指令解码和指令执行三个阶段。

指令获取是指从内存中获取指令的过程。

计算机通过程序计数器(PC)来确定下一条要执行的指令的地址,并将该地址发送给内存控制器,从而获取指令的二进制表示。

2. 指令解码指令解码是指将获取的指令解析成可执行的操作。

计算机根据指令的操作码来确定具体的操作类型,并根据操作数的类型和个数来确定操作的对象和结果。

计算机组成原理第4章指令系统课件

计算机组成原理第4章指令系统课件

4.2 指令的格式
4.2.1 指令的编码格式
操作码OC
AC1
AC2
(1)把保存操作前原来操作数的地址称为源点地址(SS), 把保存指令执行结果的地址称为终点地址或目的地址(DD)。
(2)将源点与终点操作数进行操作码规定的操作后,将 结果存入终点地址。通常二地址指令又称为双操作数指令。
ADD R0,R1表示将R0寄存器的内容和R1寄存器的内容相加以
5 异或XOR
XOR指令对两个操作数进 行按位异或运算。
4.4 指令的种类
4.4.4 移位、循环类指令
CF
位移指令SAL/SHL操作示意图
CF
SAR操作示意图
CF 0
SHR操作示意图
4.4 指令的种类
4.4.4 移位、循环类指令
不带进位标志的循环左移指令ROL MSB 操作数 LSB
CF
不带进位标志的循环右移指令ROR MSB 操作数 LSB
例如:在IBM-PC指令系统中
MOV
AX,05FFH
4.3 寻址方式
4.3.2 常用的寻址方式
2.直接寻址方式
(1)含义: 是指地址字段直接指明操作数在存储器内的位置的寻址 方法。即形式地址等于有效地址。 (2)优缺点: A、优点:简单,不需要进行加法运算。 B、缺点:地址空间指令地址字段长度的限制。
4.2 指令的格式
4.2.3 指令助记符
通常采用一些符号来代表二进制数据,这些符号即指 令助记符。
指令助记符 ADD SUB MUL DIV
助记符示例
含义
指令助记符
相加
AND
相减
OR
相乘
LOAD
相除
STORE

bok24计算机组成原理考点精讲

bok24计算机组成原理考点精讲

bok24计算机组成原理考点精讲《计算机组成原理》是计算机科学与技术(计算机专业)的一门重要基础课程,主要介绍了计算机硬件系统的组成原理和工作原理,包括计算机的基本功能、存储器结构、指令系统、中央处理单元、输入输出系统以及总线的特性等内容。

下面将对《计算机组成原理》中的考点进行精讲。

1.计算机的基本功能:介绍了计算机系统五个基本功能,即数据处理、数据存储、数据传输、程序控制和用户接口。

这部分内容需要理解计算机的整体结构以及各个功能部件的作用和相互关系。

2.存储器结构:包括主存储器和辅助存储器的组成和工作原理。

主要介绍内存的组织结构、存储器操作周期以及存储器的层次结构和发布的可靠性等。

需要掌握内存的寻址和存取原理,以及对存储器的扩展和映射进行分析和设计。

3.指令系统:包括指令的格式和编码、地址寻址方式、指令执行过程等内容。

需要对指令的组成、指令的操作类型、指令的寻址方式以及指令的执行过程进行深入了解。

对于指令的设计和优化也需要有一定的了解。

4.中央处理单元(CPU):包括硬件结构和微指令的执行过程。

需要理解CPU内部各个单元的组成和连接方式,以及指令的执行流程和控制信号的产生过程。

还需要熟悉常见的流水线设计和优化方法。

5.输入输出系统:包括外设与计算机之间的接口、数据传输方式等。

需要了解设备控制器的组成和工作原理,掌握设备与计算机之间的数据传输方式和接口标准,以及熟悉中断和DMA等I/O方式的实现原理。

6.总线的特性:包括总线的定义、特性和分类,以及总线的传输模式和时序。

需要了解总线的基本概念和特性,掌握总线的数据传输方式和操作控制,以及总线的时序和同步原理。

在学习《计算机组成原理》时,应注重理论与实践的结合,通过实验和案例分析,加深对计算机硬件系统的认识和理解,掌握计算机组成原理的应用技巧和设计方法。

此外,还应注意掌握和理解标志性的计算机系统的设计和发展历程,了解计算机技术的前沿和发展趋势,提高对计算机系统的设计和性能评价的能力。

第四章 指令系统[一]

第四章  指令系统[一]

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4章 指令系统

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]

02318自考计算机组成原理(名词解释)总结

02318自考计算机组成原理(名词解释)总结

第一章1.主机:由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。

2.CPU:中央处理器,是计算机的核心部件,由运算器和控制器构成。

3.运算器:计算机中完成运算功能的部件,由ALU和寄存器构成。

4.ALU:算术逻辑运算单元,负责执行各种算术运算和逻辑运算。

5.外围设备:计算机的输入输出设备,包括输入设备,输出设备和外存储设备。

6.数据:编码形式的各种信息,在计算机中作为程序的操作对象。

7.指令:是一种经过编码的操作命令,它指定需要进行的操作,支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递,是构成计算机软件的基本元素。

8.透明:在计算机中,从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。

9.位:计算机中的一个二进制数据代码,计算机中数据的最小表示单位。

10.字:数据运算和存储的单位,其位数取决于具体的计算机。

11.字节:衡量数据量以及存储容量的基本单位。

1字节等于8位二进制信息。

12.字长:一个数据字中包含的位数,反应了计算机并行计算的能力。

一般为8位、16位、32位或64位。

13.地址:给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。

14.存储器:计算机中存储程序和数据的部件,分为内存和外存。

15.总线:计算机中连接功能单元的公共线路,是一束信号线的集合,包括数据总线.地址总线和控制总线。

16.硬件:由物理元器件构成的系统,计算机硬件是一个能够执行指令的设备。

17.软件:由程序构成的系统,分为系统软件和应用软件。

18.兼容:计算机部件的通用性。

19.软件兼容:一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行,并得到相同的结果,则称这两个计算机系统是软件兼容的。

20.程序:完成某种功能的指令序列。

21.寄存器:是运算器中若干个临时存放数据的部件,由触发器构成,用于存储最频繁使用的数据。

22.容量:是衡量容纳信息能力的指标。

23.主存:一般采用半导体存储器件实现,速度较高.成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。

微机原理第3章-指令系统

微机原理第3章-指令系统

▲按给出偏移地址方式的不同,分为以下5种: 寄存器间接寻址 寄存器相对寻址 基址加变址寄存器 相对基址加变址寄存器 MOV AL, [ BX ] MOV AL, [ BX + 10H ] MOV AL, [ BX + SI ] MOV AL, [ BX + SI + 10H ]
(1)寄存器间接寻址
寄存器寻址方式的操作数是寄存器的值,指令中直接 使用寄存器名,包括8位或16位通用寄存器和段寄存器。可 使用的16位寄存器:AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、 BP;其中:AX、BX、CX、DX可分成两8位使用。
例: MOV AX,CX
;(AX)
(CX)
INC CX
;(CX)
(CX)+1
3.直接寻址(Direct Addressing)
0002
AH
AL
默认段寄存器的关系: ① 使用BX、SI、DI,默认段寄存器为DS
(BX)
PA = ( DS )×10H + (SI) (DI)
② 使用BP,默认段寄存器为SS PA = ( SS )×10H + ( BP )
使用BX、SI、DI的寄存器寻址,默认段寄存器为DS
寄存器组 AH AL BH BL CH CL DH DL SI DI BP SP AX BX CX DX DS ES SS CS IP 地 址 加 法 器
运 算 器
控制总线CB


PSW标志 寄存器
执行部件控制电路
CPU
总线
内存
例: MOV AX , [ BX + SI ]
若 ( DS ) = 4000H
( BX ) = 2000H ( SI ) = 100H 则内存操作数的物理地址为:

第二篇第7章 PLC的基本指令系统

第二篇第7章 PLC的基本指令系统

注意:
FX系列中,不同型号PLC的特殊辅助继电器的 数量也不同。
在M8000~M8255的256个特殊辅助继电器 中,PLC未定义的不可在用户程序中使用,具体可 参见使用手册。
7.3.3 状态继电器(S)
状态器对在步进顺控类的控制程序中起着重要的作用, 它与后述的步进指令STL组合使用。
①初始用状态器 ②返回原点用状态器(FX2N) ③普通状态器 ④断电保持状态器 ⑤报警用状态器(FX2N)
M0
号为M0~M499,共500点。
注:可通过程序设定,将它们变为保持辅助继电器
断电保持辅助继电器(M)
● 保持用辅助继电器在PLC电源中断后,它具有 保持断电前的瞬间状态的功能,并在恢复供电后 继续断电前的状态
FX2N的辅助继电器的元件编号为M500~M3071 注:也可通过程序设定,将它们变为通用辅助继电器
特殊辅助继电器(M)
●特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电 器(M8000~M8255) 通常可分为两类:触点型 和 线圈型
● 触点型 特殊辅助继电器的线圈由PLC自动驱动,用户
只可以利用其触点。
● 线圈型 特殊辅助继电器的线圈由用户控制,其线圈得
电后,PLC作出特定动作。
特殊辅助继电器(触点型1)
z扩展单元和扩展模块内无CPU,必须与基本单元 一起使用。
7.3 FX系列PLC内部资源
PLC的内部软继电器
• 输入继电器 • 输出继电器 • 辅助继电器 • 状态继电器 • 定时器 • 计数器 • 指针 • 数据寄存器
1
FX系列PLC软继电器及编号
不同厂家、不同系列的PLC,其内部软继电器的功能和 编号也不相同,因此用户在编制程序时,必须熟悉所选用 PLC的软继电器功能和编号。

计算机指令系统

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。

PLC j基本指令系统

PLC j基本指令系统

ST ST KP
X0 X1 Y0
说明
复位信号:例X1
(1)当置位信号接通时,指定的继电器输出接通ON并保 持(Y0置1)。以后无论置位信号状态如何,只要复位信 号断开,Y0的状态均为1。 (2)在复位信号接通的瞬间,Y0置0。 (3)在复位信号和置位信号同时接通时,复位优先。
第二节 基本顺序指令
解释:当X0接通(ON)时Y0接通(ON)并保持; 当X1接通(ON)Y0断开(OFF)。
PSHS用于压入堆栈,RDS用于读出堆栈, POPS用于弹出堆栈。
第二节 基本顺序指令
例:
X0
PSHS RDS POPS
X1
X2 X3
Y0 [ ]
Y1 [ ]
Y2 [ ]
当X0接通时,则有: 1)存贮PSHS指令处的运算结果,当X1接通时 ,Y0输出(为 ON)。 2)RDS指令读出存贮结果,当X2接通时,Y1输出。 3)由POPS指令读出存贮结果,当X3断开时,Y2输出。且PSHS 指令存贮的结果被清除。
PLC程序的表达方式基本有四种:梯形图、指令表、逻辑 功能图和高级语言。 指令,就是用英文名称的缩写字母来表达PLC各种功能的 助记符。由指令构成的完成控制任务的指令组合就是指令表。 每条指令一般由指令助记符和作用元件编号两部分组成。 梯形图语言源自继电器电气原理图,是一种基于梯级的图 形符号布尔语言。它通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在 一起,以表达所调用的PLC指令及其前后顺序关系。 如果触点ON(闭合),从母线来的“能流”就可通过该触 点;若触点OFF(断开),则“能流”不能通过。若“能流” 通过一系列串联或并联的触点到达了继电器线圈(指令),则 线圈得电,否则,线圈不能得电。
第四节控制指令x3接通自动关闭过程2同时将整个步进过程结束x1接通自动关闭过程0同时启动过程1x0接通自动启动过程0功能流程图顺序控制过程0y1手向下x0x1过程1y2手夹紧过程2y3手向上x2x3结束x2接通自动关闭过程1同时启动过程2步进梯形图cstp2cstp2过程0过程1过程2开始一个步进过程x0上升沿触发进入步进过程开始一个步进过程x11触发复位指进过程关闭步进程序回一般梯形图程序顺序控制步进过程时序图x0x1x2x3y1y2y3第四节控制指令选择分支过程控制

名词解释计算机的指令系统

名词解释计算机的指令系统

名词解释计算机的指令系统计算机的指令系统是指计算机硬件与软件之间的沟通桥梁,它定义了计算机能理解和执行的指令集合。

指令系统负责将用户编写的高级语言或机器语言程序转化为计算机可以理解和执行的底层指令,同时也决定了计算机的体系结构、功能和性能。

一、指令系统的基本概念指令系统由一系列指令组成,每个指令都包含了操作码和操作数。

操作码决定了指令的类型,例如,加法指令、乘法指令、内存读取指令等。

操作数则是指令的操作对象,它可以是寄存器、内存地址或常数。

指令通过操作码来告诉计算机需要执行的具体操作,通过操作数来指定操作所需的数据。

二、指令格式和寻址方式指令格式是指令的组织形式,通常包括操作码、寄存器编号和操作数。

不同的计算机体系结构采用不同的指令格式,如紧凑指令格式、变长指令格式、定长指令格式等。

寻址方式决定了指令如何找到操作数所在的存储位置,常见的寻址方式包括直接寻址、立即寻址、寄存器寻址、间接寻址等。

三、指令执行过程指令的执行过程通常包括取指、分析、执行和写回四个阶段。

取指阶段从内存的指令存储区读取下一条指令,分析阶段解析指令,确定操作类型和操作数,并进行必要的地址计算。

执行阶段根据指令的操作类型执行相应的操作,并根据需要访问内存或寄存器来获取或存储数据。

最后,写回阶段将执行结果写回寄存器或内存。

四、指令系统的设计方法指令系统的设计目标是通过合理的指令集合和编码方式来满足计算机的功能需求,同时提高计算机的性能和效率。

指令系统的设计方法主要有以下几种:精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)的设计方法、定制指令扩展(ISA Extension)的设计方法、向量指令扩展(SIMD)的设计方法等。

五、指令系统与计算机性能的关系指令系统的设计和优化直接影响计算机的性能。

合理的指令系统可以提高计算机的运算速度、存储器访问效率和程序流水线的利用率。

通过减少指令的数目,简化指令的格式,增加寄存器的数量等方法,可以提高指令系统的效率。

第三章基本指令系统

第三章基本指令系统

注:该指令用在多字节加法运算中。
28
例:两个4字节无符号数相加,两数分别在2000H、3000H开 始的内存单元,和放在2000H开始的4个内容单元。
MOV SI, 2000H MOV AX, [SI] MOV DI, 3000H ADD AX, [DI] MOV [SI], AX MOV AX, [SI+2] ADC AX, [DI+2] MOV [SI+2], AX ;SI指向一加数首址 2000H ;AX 8423H ;DI指向另一加数首址 ;AX 8423H+7F00H ;低16位和送[2000H][2001H] ;AX 1000H 3000H ;AX 1000H+2000H+CF ;高16位和送[2002H][2003H]
4)DST、SRC长度要一致。
MOV AL, BX ()
5) DST 不能是立即数 MOV 1000H, AX () 6)DST、SRC 不能同时为存储器寻址 MOV [1000H], [3000H] () 7)MOV指令不破坏源操作数
6
一、通用传送指令——XCHG
2、XCHG 格式:XCHG OPR1, OPR2 ; OPR1 OPR2 功能:两操作数内容相交换。 例: XCHG BL, AL ;两寄存器内容交换(字节交换)
第三章基本指令系统指令系统8086指令系统什么是指令系统cpu指令系统mcs51指令系统指令系统层指令系统的作用微处理器的指令系统指令系统就是指令吗
第三章 8086CPU基本指令系统
3.1 数据传送指令 3.2 算术运算指令
3.3 十进制调整指令
3.4 逻辑运算指令和移位指令 3.5 处理器控制指令
27
一、加法指令——ADC

指令系统的概念

指令系统的概念

指令系统的概念指令系统是计算机中的一个重要概念,它是指一组用于控制计算机硬件执行特定操作的机器指令的集合。

指令系统定义了计算机所能执行的基本操作,包括数据的处理、存储和传输。

指令系统由指令集构成,指令集是一种特定处理器体系结构所支持的所有指令的集合。

指令集可以分为固定长度指令集和变长指令集两种类型。

固定长度指令集中,每个指令的长度都是相同的,例如32位或64位;而在变长指令集中,指令的长度可以不固定,可以根据指令所需的位数来确定。

指令系统中的每个指令都由操作码和操作数组成。

操作码是指令的唯一标识,用于指示计算机应该执行的操作类型,例如算术运算、逻辑运算或数据传输等。

操作数是指令所处理的数据,可以是寄存器、内存地址或立即数等。

指令系统中的指令可以分为几个不同的类型。

常见的指令类型包括数据传输指令、算术逻辑指令、控制指令和特权指令等。

数据传输指令用于将数据从一个位置传输到另一个位置,例如将数据加载到寄存器或从寄存器保存到内存。

算术逻辑指令用于执行算术和逻辑运算,例如加法、减法、乘法、逻辑与或逻辑非等。

控制指令用于控制程序的流程,例如条件分支和循环。

特权指令用于执行需要特殊权限的操作,例如访问操作系统资源或保护计算机的安全。

指令系统也可以按照指令的执行方式进行分类。

常见的指令执行方式包括顺序执行、并行执行、乱序执行和超标量执行等。

顺序执行是指按照指令在程序中的顺序依次执行指令。

并行执行是指多个指令同时执行,可以提高计算机的性能。

乱序执行是指根据指令之间的依赖关系,动态地重新调整指令的执行顺序,以提高计算机的效率。

超标量执行是指同一时间可以并行执行多条指令,例如在一个时钟周期内可以同时执行两条或多条指令。

指令系统的设计与实现对计算机的性能和功能有着重要影响。

一个好的指令系统应该能够提供丰富的功能、高效的执行速度和有效的资源利用。

指令系统的设计需要考虑多个因素,包括处理器架构、指令的位宽、指令的类型和执行方式等。

计算机组成原理中的指令系统与微程序

计算机组成原理中的指令系统与微程序

计算机组成原理中的指令系统与微程序指令系统和微程序是计算机组成原理中两个重要的概念。

指令系统是计算机内部实现各种功能的基本指令集合,而微程序是为了实现指令系统而设计的一种硬件逻辑。

本文将介绍指令系统和微程序的基本概念及其在计算机组成原理中的作用。

一、指令系统指令系统是计算机内部实现各种功能的指令的集合。

它定义了计算机可以执行的操作和数据处理方式。

指令系统包括指令的格式、寻址方式和操作码等要素。

指令系统决定了计算机的功能和性能。

指令系统中的指令可以分为多种类型,如数据传输指令、算术逻辑指令、控制指令等等。

不同类型的指令完成不同的操作,通过组合和执行这些指令可以实现计算机所需的各种功能。

指令系统的设计应考虑到计算机硬件的性能和复杂性。

一方面,指令系统应尽可能的简单,以提高计算机的执行效率;另一方面,指令系统也应具备足够的功能,以满足各种应用需求。

二、微程序微程序是为了实现指令系统而设计的一种硬件逻辑。

它是将指令系统的功能细化为一条条微指令,通过控制器按照微指令的顺序来执行各种操作。

微程序的设计思想是将指令的执行过程细化为若干个微操作,并将这些微操作编码为微指令。

每个微指令都包含了一条指令的执行操作,通过按照指令的顺序执行微指令,就可以实现整个指令系统的功能。

微程序的设计可以将指令系统的功能分解为若干个步骤,每个步骤对应一个微指令。

这样可以大大简化指令的执行过程,提高计算机的执行效率和灵活性。

微程序还可以方便地更新和修改,以适应不同的应用需求。

三、指令系统与微程序的关系指令系统和微程序是紧密相关的。

指令系统定义了计算机可以执行的操作和数据处理方式,而微程序则是实现这些操作和处理方式的具体方法。

微程序是指令系统的一种实现技术,它将指令系统的功能细化为一条条微指令,通过控制器按照微指令的顺序来执行各种操作。

通过微程序,可以实现复杂的指令功能,提高计算机的执行效率和灵活性。

指令系统和微程序之间的关系可以用一个类比来理解。

基本顺序指令

基本顺序指令

19
一、基本顺序指令
6、ORS指令
指令功能: 将两个逻辑块相并联,以实现两个逻辑块的 “或”运算。该指令助记符后面没有操作数。 例:
地址 指令
0
1 2 3 4 5
ST
AN ST AN ORS OT
X0
X1 X2 X3 Y0
20
21
一、基本顺序指令
7、PSHS、RDS、POPS指令 指令功能: 1) PSHS (Push Stack) :将某一操作结果放入堆 栈暂存。 2) RDS (Read Stack) :读出由 PSHS 指令存储的 结果。 3) POPS (Pop Stack) 读出并清除由 PSHS 指令存储 的结果。 这三条指令统称为“堆栈”指令,所谓“堆 栈”,是指一个有专门用途的存储区域。堆栈指 令的操作数隐含。堆栈指令主要用于对梯形图的 分支点进行处理。
10
一、基本顺序指令
1、 ST、ST/和0T指令
地址
0 1 2 3 ST OT ST/ OT
指令
X0 Y0 X1 Y1
例题解释: 1)当X0接通时,YO接通。 2)当X1断开时,Y1接通。
11
一、基本顺序指令
2、“/”非指令 指令“/”的功能:将该指令处的运算结果取反 地址 0 1 2 3 4 指令 ST X0 AN X1 OT Y0 / OT Y1
第三章 指令系统
一、基本顺序指令
二、基本功能指令 三、基本控制指令 四、比较指令 五、常用高级指令
1
编程语言 1.梯形图 2.指令表 3.逻辑功能图 4.高级语言
2
380V
梯形图
3
梯形图
继电接触控制
SB2
SB1 KM KM
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2
二、基本功能指令
基本功能指令的操作数 可用寄存器 指令 助记符 继电器 定时/ 定时 索引 寄存器 计数器 寄存器 DT × × × × × × × × × × × 常数 H × × 索引 修正值 × × ×
WX WY WR SV EV TM预置值 × × × 预置值 CT预置值 × × × 预置值 SR × ×
7
二、基本功能指令
1、TMR、TMX和TMY指令(定时器) TMR、TMX和TMY指令 定时器) 指令( 例:
8
二、基本功能指令
1、TMR、TMX和TMY指令(定时器) TMR、TMX和TMY指令 定时器) 指令( 例:
9
二、基本功能指令
1、TMR、TMX和TMY指令(定时器) TMR、TMX和TMY指令 定时器) 指令( 例:
10
二、基本功能指令
1、TMR、TMX和TMY指令(定时器) TMR、TMX和TMY指令 定时器) 指令( 例:
11
二、基本功能指令
1、TMR、TMX和TMY指令(定时器) TMR、TMX和TMY指令 定时器) 指令( 例:
12
二、基本功能指令
2、CT计数器指令 CT计数器指令 指令功能: 指令功能: CT指令是一个减计数型的预置计数器 指令是一个减计数型的预置计数器。 CT指令是一个减计数型的预置计数器。当计 数输入端信号由OFF变为ON OFF变为ON时 计数值减1 数输入端信号由OFF变为ON时,计数值减1,当 计数值减为零时,计数器为ON,使其接点动作。 计数值减为零时,计数器为ON,使其接点动作。 ON
10s
时序图
10s
例题说明: 例题说明:
接通时, 秒后, 当X0接通时,定时器开计时,10秒后,定时时间到,定时器对应的 接通时 定时器开计时, 秒后 定时时间到, 常开触点T1接通 使输出继电器Y0导通为 接通, 导通为ON; 断开时, 常开触点 接通,使输出继电器 导通为 ;当X0断开时,定时器 断开时 复位,对应的常开触点T1断开 输出继电器Y0断开为 断开, 断开为OFF。 复位,对应的常开触点 断开,输出继电器 断开为 。
五、常用高级指令
28
五、常用高级指令
1、数据传输指令 数据传输指令(F0-F17)包括单字、双字, 数据传输指令(F0-F17)包括单字、双字, bit位传送 块传送或复制, 位传送, bit位传送,块传送或复制,以及数据在寄存器之 间交换等功能的指令。 间交换等功能的指令。 F1(DMV)32位数据传输指令 例:F1(DMV)32位数据传输指令
指令功能:该指令将32位数据从一个32位区传送到另一个32 指令功能:该指令将32位数据从一个32位区传送到另一个32 32位数据从一个32位区传送到另一个 位区。 位区。
地址 0 1 指令 ST F1(DMV) F1(DMV) WR0 DTO
29
X0
五、常用高级指令
1、数据传输指令
例题解释: 例题解释: 当触发信号X 接通时, WR1 WR0 的内容传送到DT DT1 当触发信号 X0 接通时 , 将 WR1 、 WR0 的内容传送到 DT1 、 DT0 WR0 WR1中的内容不变。如果低16 16位区指定为 DT0 中 , 而WR0 、 WR1 中的内容不变 。 如果低 16 位区指定为 则高位自动指定为(S+1 D+1 (S,D),则高位自动指定为(S+1,D+1)。
20
二、基本功能指令
5、SR左移位寄存器指令 SR左移位寄存器指令
例:
地址 0 1 2 3 ST ST ST SR
指令 X0 X1 X2 WR3
21
二、基本功能指令
4、SR左移位寄存器指令 SR左移位寄存器指令
22
二、基本功能指令
5、F119(LRSR)左/右移位寄存器指令 F119(LRSR)
30
五、常用高级指令
2、数据比较指令 FP1高级指令中有五条数据比较指令, FP1高级指令中有五条数据比较指令,与前面 高级指令中有五条数据比较指令 介绍的比较指令不同的是: 介绍的比较指令不同的是:数据比较指令的比较 三个内部特殊继电器R900A 结果由三个内部特殊继电器R900A、R900B、 结果由三个内部特殊继电器R900A、R900B、R900C 表示, 表示,这三个特殊内部继电器称为比较标志继电 另外还有进位标志继电器R9009 R9009。 器。另外还有进位标志继电器R9009。因为只有一 组比较标志继电器, 组比较标志继电器,所以当程序中使用多个数据 比较指令时 ,比较标志继电器的状态总取决于刚 运行过的比较指令。
Fn是指令功能号,Fn=F0 ~ F165。不同的功能号规定 是指令功能号, = 进行不同的操作。 是指令功能号 。不同的功能号规定CPU进行不同的操作。 进行不同的操作 指令的助记符用英文缩写表示,一般可据此大致推测出致推测出该指令的功能。 S是源操作数或源数据区,D是目的操作数或目的数据区,分别指定操作数 是源操作数或源数据区, 是目的操作数或目的数据区 是目的操作数或目的数据区, 是源操作数或源数据区 或其地址、性质和内容。 或其地址、性质和内容。 操作数可以是一个、二个或者三个,取决于所用的指令,可以是单字 操作数可以是一个、二个或者三个,取决于所用的指令,可以是单字(16-bit) 和双字(32-bit)的数据,若为位操作指令,还可以是位 的数据, 数据。 和双字 的数据 若为位操作指令,还可以是位(1-bit)数据。 数据
4
二、基本功能指令
1、TMR、TMX和TMY指令(定时器) TMR、TMX和TMY指令 定时器) 指令(
5
二、基本功能指令
1、TMR、TMX和TMY指令(定时器) TMR、TMX和TMY指令 定时器) 指令( 梯形图 例:
0 4 X0 T1 TMX 1, K100 Y0
指令表 地址 0 1 4 5 指令 ST TMX ST OT 数据 X0 1 K100 T1 Y0 X0 T1 Y0
地址 指令 ST ST ST ST LRSR (F119) F119) DT0 DT9 X0 X1 X2 X3 0 1 2 3 4
例:
24
二、基本功能指令
5、F119(LRSR)左/右移位寄存器指令 F119(LRSR)
25
二、基本功能指令
5、F119(LRSR)左/右移位寄存器指令 F119(LRSR)
CP R 计数器设定值, 计数器设定值,K0 ~ K32767 计数器序号,默认值100 ~ 143 计数器序号,默认值
13
CT
二、基本功能指令
2、CT计数器指令 CT计数器指令
地址 0 1 2 5 ST ST CT K ST OT 指令 X0 X1 100 6 C100 Y0
例:
1) 当 X0 输入信号的上升 沿被检测到6 次时, 沿被检测到 6 次时 , 计 数 器 接 点 C100 接 通 , 接通。 Y0接通。 2) 当 X1 输入脉冲信号时 , 输入脉冲信号时, 计数器复位。
第三章 指令系统
一、基本顺序指令 二、基本功能指令 三、基本控制指令 四、比较指令 五、常用高级指令
1
二、基本功能指令 定时器 计数器 移位寄存器SR 移位寄存器SR 可逆计数指令F118(UDC) 可逆计数指令F118(UDC) 左右移位指令F119(LRSR) 左右移位指令F119(LRSR) 辅助定时器指令F137(STMR) 辅助定时器指令F137(STMR)
IN CP R
指令使用说明:SR左移位寄存器指令必须按数据输入(IN), 指令使用说明:SR左移位寄存器指令必须按数据输入(IN), 左移位寄存器指令必须按数据输入 移位脉冲输入(CP),复位输入( ),复位输入 SR指令的顺序编程 指令的顺序编程。 移位脉冲输入(CP),复位输入(R)和SR指令的顺序编程。数 据在CP的上升沿逐位向高位移位,最高位溢出, 端输入信号时, CP的上升沿逐位向高位移位 据在CP的上升沿逐位向高位移位,最高位溢出,R端输入信号时, 寄存器清零。该指令只用于WR 16位数据左移 WR的 位数据左移1 寄存器清零。该指令只用于WR的16位数据左移1位。
6
14
二、基本功能指令
3、STMR辅助定时器指令 STMR辅助定时器指令
R900D辅助定时器指令 900D 当设定值递减到0 当设定值递减到0时变成导通
15
二、基本功能指令
4、F118(UDC)加/减计数器指令 F118(UDC)
指令功能:作为加或减计数器使用。 指令功能:作为加或减计数器使用。
二、基本功能指令
4、F118(UDC)加/减计数器指令 F118(UDC)
复位触发 信号 计数触发 信号 加减触发 信号
19
二、基本功能指令
5、SR左移位寄存器指令 SR左移位寄存器指令 指令功能: 指定WR 指令功能 : 指定 WR中的任一个寄存器作为左移位寄 WR中的任一个寄存器作为左移位寄 存器使用。 存器使用。 SR WR n
26
五、常用高级指令
FP1的高级指令包括数据传输、运算、比较、转换、 FP1的高级指令包括数据传输、运算、比较、转换、 的高级指令包括数据传输 位操作和特殊功能等指令。高级指令由大写字母“ 、 位操作和特殊功能等指令。高级指令由大写字母“F”、 指令功能号、助记符和操作数组成,其格式为: 指令功能号、助记符和操作数组成,其格式为:
27
几点说明: 几点说明: 1)在高级指令前面一定要有触发信号 在高级指令前面一定要有触发信号, 1)在高级指令前面一定要有触发信号,当控 制触点接通时,每个扫描周期执行该指令一次。 制触点接通时,每个扫描周期执行该指令一次。 如果要求指令只在触发信号的上升沿触发执行一 可使用微分指令(DF)。 次,可使用微分指令(DF)。 2)在高级指令后面不能再串接控制触点 在高级指令后面不能再串接控制触点, 2)在高级指令后面不能再串接控制触点,只 能并接输出点或其他高级指令。 能并接输出点或其他高级指令。当多条高级指令 连续使用同一触发信号时, 连续使用同一触发信号时,从第二条指令开始可 以省去触发信号, 以省去触发信号, 高级指令的源操作数S可以是寄存器, 3)高级指令的源操作数S可以是寄存器,也可 以是常数,而目标操作数D只能是寄存器。 以是常数,而目标操作数D只能是寄存器。
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