指令的基本格式

4 指令格式
指令格式：用二进制代码表示指令的结 构形式。
操作码字段
地址码字段
操作码表示操作的性质和功能。
地址码表示指令操作的对象，地址码的 位数表示了直接访问的最大存储空间。
5 指令格式分类
三地址指令 OP Ad1 Ad2 Ad3 (Ad1)OP(Ad2) (Ad3)
二地址指令
OP 目的Ad地1址 源地Ad址2
3. 运算器执行操作，将结果存 放到累加器中 图1-32 CPU的运算过程
2 指令
电脑每做的一次动作，一个步骤，都是按 照已经用计算机语言编好的程序来执行的。
程序是计算机要执行的指令的集合。 什么是指令？
2 指令
例如，让计算机计算一个梯形的面积，操 作步骤如下：
输入上底的值a; 输入下底的值b; 输入高的值h; 计算梯形的面积s=(a+b)/2; 把s的值显示在屏幕上。
•隐含约定目的地的双操作数指令 （AC）OP（A1）—> AC；
9 零地址指令
OP
功能描述： •不需要操作数的指令，如停机、空操作、清除 •所需操作数是隐含指定的 对累加器AC内容进行操作 对堆栈内容进行操作
操作码(OP)与地址码(AC): 指令系统中每一条指令对应一个操作码; 操作码的位数取决于指令系统的规模; 地址码包括被操作数，操作数，操作结果
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
0000 X Y Z 三地址指令 1110 X Y Z 15条 1111 0000 Y Z 二地址指令 1111 1110 Y Z 15条 1111 1111 0000 Z 一地址指令 1111 1111 1110 Z 15条 1111 1111 1111 0000 零地址指令 1111 1111 1111 1111 16条
10 指令长度
指令长度=操作码长度+地址码长度 指令长度与功能
长度越长, 表达的意义越多, 功能越强； 长度越短, 则表达的意义越少, 功能越弱；
指令长度与复杂性
长度越长, 表达的意义越多, 硬件越复杂； 长度越短, 则表达的意义越少, 硬件越简单；
指令长度与速度
从单条指令的角度:长度越长, 读出该指令所花的时间越长
致性。 4) 兼容性：系列机软件向上兼容
3 指令系统
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。
运
算 ALU
器
标志 寄存器
数据暂存器 指令寄存器 指令译码器
控制电路
1 CPU
（3）CPU的工作流程
例如：计算4+5的值
1. 要 处 理 的 数 据 从
RAM中取出，放到寄 存器中
数据
结果
4. 结 果 送 回 RAM
2. 控 制 器 发 出 信号，指明要 进行的操作
控制单元
寄存器4
寄存器5
加 累加器9
第4章 指令系统
4.1指令的基本格式
1 CPU
（1）CPU是计算机的心脏，用来实现程
序控制功能（自动从内ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中读入指令和自
动执行指令） （2）CPU内部结构
CPU由运算器、控
寄存器组
R1 R2 R3 R4
PC 指令 指针 寄存器
地 址 寄存 器
制器组成； CPU中还有若干个 寄存器，用来保存等 待处理的数据；
5
条
程序
指 令
2 指令
（1）指令是计算机能够识别和执行的操 作命令。
（2）在指令执行过程中，要求每个部件 所完成的基本操作称为微操作。
（3）能够完成一定处理任务的指令序列 就是计算机程序。
2 指令
1) 由0和1组成的二进制码。 2) 能为计算机识别并执行。 3) 依赖于某一类型的机器。 不同类型的
拓展
指令举例：
地址 操作码和操作数
助记符
注释
00000000
从系统的角度:指令长度仅是影响速度的因素之一。系统速度与硬 件复杂性、软件的长度、编译程序等若干因素有关。
11 操作码格式
指令的操作码OP表示该指令应进行什么性 质的操作，如进行加、减、乘、除、取数、 存数等等。
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
优点：指令规整，译码简单 缺点：信息的冗余极大，使程序的总长度增加
可变长度
11 操作码格式
（1）定长操作码 定长操作码一般用于指令字较长的指令。
让操作码的长度固定且集中地放在指令字 的一个字段中。 若操作码固定为k位，它所能表示的操作 最多是2k个。
11 操作码格式
（2）扩展操作码
操作码的长度可变，且分散地放在不同的 字段中。
扩展操作码 标志
增取出下一条指令的地址。
.... ....
7 二地址指令
OP
Ad1
Ad2
(Ad1A)ODP(DAd(2A) 1),(Ad(A1)2); (PC)+1→PC
8 一地址指令
OP
Ad
功能描述： •只有目的操作数的单操作数指令，如 “+1”、“-1”、“求反”
OP（A1）—> A1；（PC）+ 1 —> PC
(Ad1)OP(Ad2) (Ad1)
一地址指令 OP
Ad
(AC)OP(Ad) AC
零地址指令
OP
如停机,空操作,堆栈指令
6 三地址指令
OP
Ad1 Ad2 Ad3
操作数地址 结果地址
例：实现(以A下d1操)O作P：(Ad2) (Ad3存) 储器 P指(CA令：1)+程A(AD序2D)计(A数1()(器P,A(CiA，))2存)+, (1放A→i当) P前C+ 要执dd行aatt的aa12指令AA12 地址，每有取三出地一址条指指令令后，PC的值自动递Ai
CPU都有自己特有的、一定数量的基本指 令。
3 指令系统
（1）一台计算机或一个计算机系统能够 执行的各种指令的集合，称为计算机的指 令系统。
（2）指令系统特性
1) 完备性：指令丰富，功能齐全，使用方便。 2) 有效性：程序占空间小，执行速度快。 3) 规整性：对称性、匀齐性，指令和数据格式的一