指令格式及寻址方式
第4章_计算机指令构成和寻址方式
Pentium指令系统所支持的数据类型：
1. 整数：补码表示的二进制数，字节(8位)、字(16位)和双字(32 位)3种。
2. 序数：无符号二进制数，字节(8位)、字(16位)和双字(32位)3 种。
3. UBCD数：未压缩的(unpacked)BCD数，数字值0到9，每个数字 占一个字节。 4. BCD数：压缩的BCD数，一个字节可以表示2位数字，从00到99。 5. 指针：32位有效地址，指出段内的地址偏移量。
二地址指令
一地址指令 零地址指令
add r1,r2
add r1 add
r1←r1+r2
A←A+r1 T←T+(T-1)
寻址方式：
寻址方式指的是如何描述一个操作数或下一条指令的地址， 即确定操作数或下一条指令地址的方法。常用的寻址方式有 立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址、间接寻址、相对寻址 等。
指令长度： 指令长度有固定长度和可变长度两种。RISC处理机一般采用 固定长度的指令格式，例如SUN SPARC的指令长度均为32位， 与数据字长相同。定长指令格式的好处在于指令译码和流水 线执行比较容易。Pentium处理机的指令长度是可变的，常用 指令用较少的二进制位表示，不常用的指令使用较多的位表 示，它的好处是可以缩短指令的平均长度。 指令系统设计中的问题： 指令种类和寻址方式越多越好，还是越少越好？指令种类越 多、寻址方式越复杂，说明处理机的功能越强。但同时，实 现一条复杂指令需要较多的逻辑门电路，执行一条复杂指令 所化费的时间也比较长，而且处理机的设计复杂度提高、设 计周期增长，并且复杂指令的使用频率较低。指令种类少、 寻址方式简单的好处是可以提高时钟频率，缩短指令周期， 从而很快完成一条指令的执行。但并不是越简单越好，指令 太简单，完成一次比较复杂的操作往往需要一长串的简单指 令序列，也会使执行时间变长，同时也使程序变长。
高二微机学考操作题知识点
高二微机学考操作题知识点一、基础知识点1. 二进制和十进制的转换方法：在微机学考操作题中，常常需要将二进制数转换成十进制数或相反。
二进制数转换为十进制数的方法是，将每一位的二进制数乘以2的n次方，再将结果相加即可得到十进制数。
十进制数转换为二进制数的方法是，将十进制数除以2，取余数，然后倒序排列所得的余数。
2. 位、字节与字的关系与计算：在微机学操作题中，要了解位、字节和字的概念以及它们之间的关系。
一个位表示一个二进制数，8个二进制位组成一个字节，而一个字由多个字节组成。
3. 存储器的地址与容量计算：在微机学考操作题中，会涉及到存储器的地址和容量计算。
存储器的地址是从0开始连续编号的，而容量的单位常用字节表示。
计算存储器容量的方法是，将存储器的字节数除以1024，即可得到以KB为单位的容量。
二、指令系统1. 指令的格式与寻址方式：在微机学考操作题中，指令的格式包括操作码、寻址方式和操作数。
操作码表示指令的类型，寻址方式决定了如何获取操作数。
常见的寻址方式有直接寻址、立即寻址、寄存器寻址和间接寻址。
2. 数据传送指令的使用与特点：数据传送指令用于将数据从一个地方传输到另一个地方。
在微机学操作题中，要了解不同数据传送指令的使用方法以及它们的特点。
常见的数据传送指令有MOV、LOAD和STORE等。
3. 算数和逻辑运算指令的使用与特点：算数和逻辑运算指令用于进行数值运算和逻辑运算。
在微机学操作题中，要了解不同算数和逻辑运算指令的使用方法以及它们的特点。
常见的算数和逻辑运算指令有ADD、SUB、AND和OR等。
三、微处理器1. CPU的工作原理与主要组成部分：在微机学考操作题中，要了解CPU的工作原理和主要组成部分。
CPU包括运算器、控制器和寄存器等组件，其中运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器负责解码和执行指令，寄存器用于存储数据和地址等。
2. 寄存器的种类及其作用：在微机学考操作题中，要了解不同类型的寄存器及其作用。
寻址方式
格式 操作码θ RX Rb D
变址寄存器号 基址寄存器号 位移量
S =((RX)+(Rb)+ D) 便于处理两维数组。
S =((RX)+(Rb)+ D) 便于处理两维数组。
例. 访问二维表格。
(RX)
((RR令bX))：指+D向指向一行各行中起各始元素；(Rb。)+D
DRR为bX初初表值值格为 为首00， ，址每 每访 访问问一一行列，，((RRbX))++41；。
（4）相对寻址
指令给出位移量，PC内容与位移量之和为有
效地址。
或隐含指定 位移量
格式 操作码θ PC ±D
有效地址相对 PC上下浮动,给
S =((PC)±D)
编程带来方便。
（5）页面寻址 指令给出位移量，PC的高位部分与位移量拼 接，形成有效地址。
栈顶
S
... ... ...
堆栈向上生成 压栈：S-P(S自P动)，减自1，减再型间存址数。。SP 栈顶 出栈：先 (SP取)数+，，自SP增再型自间动址加。1。
... ... ...
M
低
S
高
SP既可出现在指令中，也可隐含约定。
4.变址、基址寻址及其变化 （1）变址寻址 指令给出一个寄存器号和一个地址量，寄存 器内容与地址量之和为有效地址。
存储空间中任何一个定长区 Rb
间(4K)。
4K
改变Rb的内容，程序能访问
存储空间中任何一个与基址
保持相同距离 …...
M D=2
D=2
便指于定的访元问素两。维数组中某类 基80址X8方6计式算的物一理种地变址化：——
第2章寻址方式
第十九页，编辑于星期二：十九点 四十一分。
寄存器间接寻址方式举例 1
例9. MOV AX,[BX]
; AX ? （DS:[BX] ）
注意它与寄存器寻址方式在形式上的区别：
MOV AX ，BX
;(AX) ? (BX)
源操作数的物理地址为：
PA ＝ (DS) × 10H ＋(BX) 若(DS)＝ 3000H,（BX）＝ 78H, （30078H）＝ 12H 则：PA ＝3000H ×10H＋78H ＝30078H
找到操作数 ;
? 数据寻址方式以 MOV DST ，SRC 为例讨论。
7
第六页，编辑于星期二：十九点 四十一分。
计算机中操作数保存的地点
1.指令中 2.CPU 的寄存器中 3.存储器中 4.I/O接口寄存器中
4. 在访问I/O 的专用 指令中指定接口中寄 存器的端口号。
1.由程序员直接写在指令中
2. 在指令中指定寄存器名
地址是什么。。。
?操作码 域:指定要完成的操作。
?操作数 2：源操作数 ，表示参与指令操作的一个对象；
?操作数 1：目的操作数 ，它不仅可以作为指令操作的一
个对象，还可以用来存放指令操作的结果。
?分号后的内容是对指令的解释。
例： MOV AH , 10
; （AH）＝ 10
2
第二页，编辑于星期二：十九点 四十一分。
即用寄存器存放源或目的操作数。
? 存储器操作数
存储器操作数是指操作数存放在主存储器中。
因此在汇编指令中应给出的是存储器的地址。
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第四页，编辑于星期二：十九点 四十一分。
指令操作数的表达
? r8 —— 任意一个 8位通用寄存器 ? r16—— 任意一个 16位通用寄存器 ? reg—— 代表r8或r16 ? seg—— 段寄存器 CS/DS/ES/SS ? m8 —— 一个 8位存储器操作数单元 ? m16—— 一个16位存储器操作数单元 ? mem—— 代表 m8或m16 ? i8 —— 一个 8位立即数 ? i16 —— 一个 16位立即数 ? imm —— 代表i8或 i16 ? dst /src —— 目的操作数 / 源操作数
第二章 80868088寻址方式和指令系统
(5)奇偶标志PF
用于反映运算结果中“1”的个数。如果“1”的个数为偶数，则OF被置1，否则OF被清0。
(6)辅助进位标志AF
在字节操作时，如发生低半字节向高半字节进位或借位；在字操作时，如发生低字节向高字 节进位或借位，则辅助进位标志AF被置1，否则AF被清0。
②状态控制标志
(1)方向标志DF
方向标志决定着串操作指令执行时，有关指针寄存器调整方向。 当DF为1时，串操作指令按减方式改变有关的存储器指针值， 当DF为0时，串操作指令按加方式 改变有关的存储器指针值。
其中：存储单元的物理地址是12345H， 标出的：两个重叠段的段值分别是：1002H和1233H， 在对应段内的偏移分别是2325H和0015H。
采用段值和偏移构成逻辑地址后，段值由段寄存器给出，偏移可由指令指针IP、堆栈指针SP 和其他可作为存储器指针使用的寄存器（SI、DI、BX和BP）给出，偏移还可直接用16位数给 出。
图中指令存放在代码段中，OP表示该指令的操作码部分 再例如： MOV AL，5 则指令执行后，（AL）=05H
MOV BX，3064H 则指令执行后， （BX）=3064H
2、寄存器寻址方式
操作数在CPU内部的寄存器中，指令指定寄存器号。
对于16位操作数数，寄存器可以是:
AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP和BP等；
指令中不使用物理地址，而是使用逻辑地址，由总线接口单元BIU按需要根据段值和偏移自动 形成20位物理址。
3、段寄存器的引用
由于8086/8088CPU有四个段寄存器，可保存四个段值。所以可同时使用四个段值，但这四个 段有所分工。
在取指令的时候，自动引用代码段寄存器CS，再加上由IP所给出的16位偏移，得到要取指令 的物理地址。
汇编语言第3章 指令系统和寻址方式
5.寄存器相对寻址方式（register relative addressing）
EA=基址（base） 或变址（ index）+偏移量 （displacement）
基址寄存器有：BX，BP 变址寄存器有：SI，DI 注：默认段是数据段和堆栈段
（SI） 物理地址=（DS）*16+（BX）+displacement
（DI） =（SS）*16+（BP）+ （SI）+displacement （DI）
例：mov AX，ARRAY[BX][DI] （DS）=1000H，（BX）=1200H， （DI）=1000H, ARRAY=1000H 物理地址=DS*16+（BX）+（DI）+ARRAY =DS*16+1200+1000+1000=13200H 若：(13200)=34H，（13201）=12H 则，（AX）=1234H 允许段超越。 例：mov AL，ES：ARRAY[BX][DI] 用途：处理成组数据(举例说明)
2.段内间接寻址（intrasegment indirect addressing） （IP）新=EA=寄存器或存储单元的内容 寄存器：所有寄存器寻址方式可用的寄存器 存储单元：所有存储单元寻址方式均适用 例：JMP SI （IP）=（SI） JMP WORD PTR VAR或简写JMP VAR （DS）=1000H，VAR=2000H 存储单元的物理地址=（DS）*16+VAR=12000H （12000H）=1234H 则，（IP）新=1234H
4.寄存器间接寻址方式（register indirect addressing）
EA=基址（base） 或变址（ index） 基址寄存器有：BX，BP 变址寄存器有：SI，DI 注：默认段是数据段和堆栈段 （SI） 物理地址=（DS）*16+（BX） （DI） =（SS）*16+（BP）
【计算机组成原理】指令系统-寻址
【计算机组成原理】指令系统-寻址⼀、指令和数据的寻址⽅式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在存储器中，操作数或指令字写⼊或读出的⽅式，有地址指定⽅式、相联存储⽅式和堆栈存取⽅式。
寻找⽅式：当采⽤地址指定⽅式时，形成操作数或指令地址的⽅式。
寻址⽅式分为两类：指令寻址和数据寻址。
1）指令寻址：确定下⼀条预执⾏指令的指令地址a、顺序寻址：（PC）+1->PC 程序计数器⾃动加1b、跳跃寻址：由转移指令指出2）数据寻址：确定本条指令的操作数地址指令中所给出的地址码，并不⼀定是操作数的有效地址。
寻址过程就是把操作数的形式地址，变换为操作数的有效地址。
例如：⼀种单地址指令的结构如下所⽰，其中⽤X I D各字段组成该指令的操作数地址。
⼆、寻址⽅式1、隐含寻址（操作数在累加寄存器中）在指令中不明显的给出⽽是隐含着操作数的地址例如：单地址的指令格式，没有在地址字段指明第⼆操作数地址，⽽是规定累加寄存器AL或AX作为第⼆操作数地址，AL或AX对单地址指令格式来说是隐含地址eg: MOV AL ,LSRC_BYTEMUL RSRC_BYTEADD寻址特征A操作数地址隐含在操作码中，（寻址特征指明寻址类型）。
另⼀个操作数隐含在ACC中先在内存中地址为A的地⽅找到⼀个操作数，另⼀个操作数隐含在寄存器ACC⾥，从ACC⾥取出另外⼀个操作数，然后和给出的A 地址中的数相加暂存在ACC中。
2、⽴即寻址形式地址A就是操作数本⾝OP⽴即寻址特性 #A指令执⾏阶段不访存A的位数限制了⽴即数的范围3、直接寻址EA=A直接根据读内存找到操作数，形式地址不需要经过任何处理。
执⾏阶段访问⼀次存储器A的位数决定了该指令操作数的寻址范围MOV AX,[2222H]：将有效地址为2222H的内存单元的内容读到累加器AX中4、间接寻址EA=(A)有效地址由形式地址间接提供，形式地址是操作数的地址的地址OP间接寻址标识 A根据A的内容到内存中寻找到的是操作的数地址，再根据这个地址去找操作数。
指令格式及寻址方式
特点：指令中直接给出操作数在段内的偏移量，段基 址隐含给出或用段前缀指明。该寻址方式适用于处理单个变
一般操作数存放在数据段，故操作数的物理地址为 物理地址=（DS）× 16D+ EA
=（段基址的寄存器）× 16 + 偏移地址
1.3与数据有关的寻址方式
【例3.4】已知（DS）=4000H，［42000H］=3355H MOV AX，［2000H］
1.3与数据有关的寻址方式
(3)寄存器相对寻址方式（register relative addressing 特点：操作数的有效地址是一个基址寄存器或变址寄存器的 内容和指令中指定的8位或16位位移量（即偏移量）之和。 适用于表格处理，修改基址或变址寄存器的内容来取得表格
｛ 物理地址=16D×（DS）｛｝+
ADD AX， BX
1.18086/8088的通用指令格式
对有操作数的指令，在执行指令所规定的操作之前首 先要寻找操作数。指令中的操作数字段实质上是指出参加 操作运算的操作数存放在何处。一般来说，操作数存放在 指令代码中，称为立即数；操作数存放在CPU寄存器中， 称为寄存器操作数；操作数存放在内存单元中，称为存储 器操作数； 操作数也可存放在I/O端口内。寻找这些操作 数的方式称为寻址方式，即指令中用于说明操作数或操作 数所在地址的方法。
汇编语言2-1寻址方式
EA =
+
பைடு நூலகம்
注意： 允许段超越。 注意：①允许段超越。 ②[BX+BP]或[SI+DI]是非法搭配 或 是非法搭配
例： MOV AX, [BX] [SI] MOV AX, [BX+SI] MOV AX, DS: [BP] [DI] 错误例： 错误例： × MOV AX, [BX] [BP] × MOV AX, [DI] [SI]
指令操作例：MOV AX，DATA[DI][BX] 指令操作例： ， 操作例 若DS=8000H, BX=2000H, DI=1000H, DATA=200H 则指令执行后AH=[83201H], AL=[83200H] 则指令执行后
目的 源
指令举例：
MOV AX , BX 操作码 操作数 ADD AX，[SI+6] INC HLT [BX]
二、8086的操作数分类
立即数（常数） 1、立即数（常数）
取值范围如下表： 取值范围如下表 8位 无符号数 00H-FFH(0-255)
带符号数80H-7FH(-128~127)
16位 0000H-FFFFH(0-65535)
存储器寻址方式
1、 立即寻址 、
直接把参与操作的数据写在指令中，是指令的一部分， 直接把参与操作的数据写在指令中，是指令的一部分，该数 据称为立即数。操作数可以是各种数制下的数值（相当于8位 据称为立即数。操作数可以是各种数制下的数值（相当于 位 位二进制数），也可以是带单引号的字符。 或16位二进制数），也可以是带单引号的字符。 位二进制数），也可以是带单引号的字符 强调： 强调：立即寻址只能用于源操作数 例如： 2050H,执行后， 执行后， 例如： MOV AX，2050H ; AX ， 执行后 MOV AL，05H ， ；AH = 20H，AL = 50H ， MOV AL，‘A’ ， 观察指令： 观察指令： MOV 05H，AL MOV BL，324D ， ， MOV CH，2050H MOV DL，‘25’ ， ， 注意： 立即数永远不能作目的操作数。 注意：1. 立即数永远不能作目的操作数。 2. 源操作数和目的操作数要互相匹配。 源操作数和目的操作数要互相匹配。
数据的7种寻址方式
第3章数据的7种寻址方式，包括指令的格式，功能，指令的正误判断。
20位物理地址的生成：将段地址添上一个0（十六进制），再加上偏移地址。
数据传送指令：MOV PUSH,POP,XCHG,LEA,IN,OUT1、MOV ,注意指令的正误判断，可从3点入手。
（1）指令格式（2）数据大小是否超出范围（3）类型是否匹配。
通常，不能在两个内存单元间直接传送，段寄存器间不能直接传送，立即数不能直接传送到段寄存器，不能用CS作目的操作数。
2、PUSH 入栈指令，先减后压。
不能对字节进行压栈操作。
3、POP 出栈指令，先弹后加，将栈顶的一个字弹出到目的操作数。
4、EXCHG 交换指令。
不能在两个内存单元间直接交换。
5、LEA 取有效地址指令。
6、IN 输入指令，当端口大于255时，要用DX来表示端口号。
7、OUT 输出指令，当端口大于255时，要用DX来表示端口号算术运算等指令1、ADD AL，[1000H]例：AL=85H，BL=79H，执行指令ADD AL，BLAL= 0FEH ，CF= 0 ，OF= 02、SUB AL，BL3、INC [1000H] ERRORINC BYTE PTR [1000H]INC WORD PTR [1000H]该指令不影响CF标志4、DEC [1000H] ERRORDEC BX5、NEG AL 求相反数例：Y=X，X>=0; Y=|X|,X<0,编写程序段实现该功能MOV AL，XCMP AL，0JGE Y1NEG ALY1：MOV Y，ALHLT编程序的思路：取数据，在CPU里做运算，存数据；如果数据较多，通常要设指针，再取数据，取完数据后，修改地址指针，又取下一个数据，循环下去。
6、CMP AL，BL无符号数，A表示大，B表示小，E表示相等。
有符号数，G表示大，L表示小，E表示相等。
例：CMP AX，BXJGE NEXTXCHG AX，BXNEXT： CMP AX，CXJGE DONEXCHG AX，CXDONE：该程序段的功能是找AX，BX，CX中最大的数，并把最大的数放在AX中。
指令格式的特点和寻址方式
指令格式的特点和寻址方式指令格式的特点是指代表计算机指令的二进制代码在计算机中的排列方式。
它决定了如何解析和执行指令。
常见的指令格式特点包括：1. 长度固定：每个指令的长度是固定的，由指令格式决定。
2. 字段划分：指令分为不同的字段，每个字段承载不同的信息，如操作码、寄存器地址、内存地址等。
3. 字段顺序：指令中各个字段的顺序是确定的，根据指令格式规定。
4. 位数规定：每个字段中占用的二进制位数是固定的，根据指令格式规定。
5. 可变性：不同的指令格式可以支持不同类型的操作，例如算术操作、逻辑操作等。
寻址方式是指计算机指令中操作数的寻找方式，即指令如何获取操作数的存储地址或直接的操作数值。
常见的寻址方式有以下几种：1. 立即寻址（Immediate Addressing）：操作数直接包含在指令中，指令中的某个字段直接表示操作数的值。
2. 直接寻址（Direct Addressing）：指令中的某个字段表示操作数的存储地址，需要根据该地址直接读取或写入数据。
3. 间接寻址（Indirect Addressing）：指令中的某个字段表示一个存储地址，该地址所指向的内容再作为操作数的地址，需要两次访问内存来获取操作数。
4. 寄存器寻址（Register Addressing）：操作数存储在寄存器中，指令中的某个字段表示寄存器的编号，通过读写寄存器来获取或存储操作数。
5. 寄存器间接寻址（Register Indirect Addressing）：指令中的某个字段表示一个寄存器的编号，该寄存器中存储的值作为操作数的地址，通过读写寄存器来获取或存储操作数。
6. 寄存器相对寻址（Indexed Addressing）：指令中的某个字段表示一个寄存器的编号以及一个偏移量，通过将寄存器的值与偏移量相加来计算操作数的地址，并读写该地址的内容。
以上仅是常见的一些寻址方式，不同的计算机体系结构可能还有其他寻址方式。
具体的寻址方式取决于计算机体系结构中的指令集设计。
实验2 指令格式与寻址方式报告
实验2 指令格式与寻址方式实验目的：熟悉汇编语言指令格式，掌握常用数据定义伪指令，理解各种寻址方式的应用。
掌握调试工具Windbg.exe的使用。
实验要求：（1）通过调试程序理解常用数据定义伪指令的作用。
（2）通过调试程序理解各种寻址方式的应用。
（3）熟练掌握调试工具Windbg的使用方法。
实验内容：1、上机汇编连接例4-1.386.model flat,stdcall.stack 4096.datacr equ 13var word 20 dup(?).codestart:mov al,0mov ax,190mov eax,-1mov eax,0ffffffffhmov eax,offset varmov eax,sizeof varmov eax,length varmov eax,type varmov eax,$mov eax,crretend start（1）用Windbg调试例4-1，用Disassembly窗口察看机器码。
指出指令的中操作数。
（2）在Windbg下单步执行例4-1，观察eax寄存器的内容变化情况。
2、上机汇编连接例4-8代码：.386.model flat,stdcall.stack.codestart:mov eax,0jmp startquit:retend start（1）用Windbg调试例4-8，用Disassembly窗口察看机器码（2）在Windbg下单步执行例4-8，观察EIP寄存器内容的变化情况。
（3）分析指令jmp start的机器码的含义。
观察这条指令执行前后EIP寄存器内容的变化。
Jmp start 对应的机器码是EBF9H，两个字节，这条指令所在的地址是00401015H。
紧接着的这条指令的下一条指令ret所在的地址是00401017H。
所谓当前EIP寄存器的值应该是00401017H,目标地址start 的偏移地址是00401010H,所以位移量=00401010-00401017=-7，机器码EBF9中包含着位移量-7的补码F9，EB是操作吗3、上机汇编连接例4-9.386.model flat,stdcall.stack.dataaddress dword quit.codestart:jmp addressquit:retend start（1）用Windbg调试例4-9，用Disassembly窗口察看机器码（2）在Windbg下单步执行例4-9，观察EIP寄存器内容的变化情况。
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。
MIPS基本指令和寻址方式
MIPS基本指令和寻址方式MIPS 基本指令和寻址方式：MIPS 是典型的RISC 处理器，采用32位定长指令字，操作码字段也是固定长度，没有专门的寻址方式字段，由指令格式确定各操作数的寻址方式。
MIPS 指令格式一般有三种格式： R-型指令格式 I-型指令格式 J-型指令格式R _Type 指指指指26211611631OP ：操作码rs ：第一个源操作数寄存器rt ：第二个源操作数寄存器（单目原数据）rd ：结果寄存器shamt ：移位指令的位移量 func ：指令的具体操作类型特点：R-型指令是RR 型指令，其操作码OP 字段是特定的“000000”，具体操作类型由func字段给定。
例如：func=“100000”时，表示“加法”运算。
R[rd] ← R[rs] + R[rt]I _Type 指指指指2621163115特点：I-型指令是立即数型指令双目运算： R[rt] R[rs]（OP ）SignExt(imm16) Load 指令：Addr ← R[rs] + SignExt(imm16) 计算数据地址 (立即数要进行符号扩展) R[rt] ← M[Addr] 从存储器中取出数据，装入到寄存器中Store 指令：Addr ← R[rs] + SignExt(imm16) M[Addr] ← R[rt]J _Type 指令格式26316bit26bit25特点：J-型指令主要是无条件跳转指令，将当前PC 的高4位拼上26位立即数，后补两个“0”，作为跳转目标地址。
j L //goto L 指指指指指指指指指jal L //$ra 指PC+4;goto L 指指指指指指指指指R 型指令：定点运算： add / addu ， sub / subu ， sra ， mult/multu ，div/divu 逻辑运算： and / or / nor ， sll / srl 比较分支： beq / bne / slt / sltu 跳转指令： jrI 型指令：定点运算： addi / addiu 逻辑运算： andi / ori 比较分支： slti / sltiu数据传送： lw / sw / lhu / sh / lbu / sb / luiJ 型指令： j / jal设计模块划分，教学安排1、MIPS格式指令系统设计2、存储器设计3、寄存器堆设计4、ALU设计——基本算术、逻辑单元的设计32位超前进位加法器的设计32位桶式移位寄存器的设计5、取指令部件的设计6、单周期处理器设计——R型指令的数据通路设计I型指令的数据通路设计Load/Store指令的数据通路设计分支指令/转移指令的数据通路设计综合12条指令的完整数据通路设计7、控制单元设计8、单周期处理器总体验证9、异常和中断处理及其电路实现10、带有异常和中断处理功能的处理器的设计。
微机原理 第三章1
（2）立即（数）寻址
② MOV AX，1234H
说明：这条指令的功能就是将立即数 1234H传送到寄存器AX中。 执行完该条指令后， AX=1234H
（3）寄存器寻址（Segment Addressing)
当操作数在寄存器中时为寄存器寻址（或称寄 存器直接寻址）。如: ① MOV AL，12H 说明：目的操作数AL即为寄存器寻址。
DS（BX的默认段）值
0000
Memory
ES值
SS（BP的默认段）值
CS值
BP： +）位移量：
0000 0000 0000
…… ××
0100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010
20 位 物 理 地 址
MOV [SI]10 ，AH （ 设SI原值为008CH）
Bit 19 4 3 0
1、通用数据传送指令
（1）MOV指令 （2）PUSH和POP指令 （3）交换指令XCHG （4）换码指令XLAT
（1）MOV指令
是基本传送类指令，实现字或字节数据的 复制。
指令格式：MOV dst，src
指令功能：将源操作数src，传送到目的操作 数dst中。 如：MOV AL，12H
功能：执行指令就是将立即数12H传送到 AL中，执行完指令后AL=12H。
（6）寄存器相对寻址方式 使用基址寄存器（BX或BP）、并带位移 量的间接寻址。操作数EA＝BX或BP值＋位 移量。 例：MOV DL，[BP+2] 其它等效写法： MOV DL，[BP] 2 MOV DL，2 [BP]
MOV DL，[BP+2] （ 设BP原值为4000H）
Bit 19 4 3 0
汇编语言 用指令助记符表示机器码，例如对应于机器码 B8H、C3H的助记符为MOV AX，BX 。 CPU不同，机器码不同，助记符也不同。
mips的寻址方式
mips的寻址方式MIPS寻址方式MIPS是一种基于RISC（Reduced Instruction Set Computing）架构的处理器，其指令集非常简洁，只有40条左右的指令，但是每条指令都非常强大。
MIPS的寻址方式也非常简单，只有三种：立即数寻址、寄存器寻址和存储器寻址。
立即数寻址立即数寻址是指将一个常数作为操作数，这个常数可以是一个整数、一个浮点数或者一个字符。
在MIPS中，立即数寻址的指令格式为：opcode rt, rs, immediate其中opcode是操作码，rt是目标寄存器，rs是源寄存器，immediate是立即数。
例如，下面的指令将立即数5加到寄存器$t0中：addi $t0, $zero, 5这条指令的操作码是addi，目标寄存器是$t0，源寄存器是$zero （$zero是一个特殊的寄存器，其值始终为0），立即数是5。
执行这条指令后，$t0的值将变为5。
寄存器寻址寄存器寻址是指将一个寄存器的值作为操作数。
在MIPS中，寄存器寻址的指令格式为：opcode rd, rs, rt其中opcode是操作码，rd是目标寄存器，rs和rt是源寄存器。
例如，下面的指令将寄存器$t0和$t1的值相加，并将结果存储到寄存器$t2中：add $t2, $t0, $t1这条指令的操作码是add，目标寄存器是$t2，源寄存器是$t0和$t1。
执行这条指令后，$t2的值将变为$t0和$t1的和。
存储器寻址存储器寻址是指将一个存储器地址作为操作数。
在MIPS中，存储器寻址的指令格式为：opcode rt, offset(rs)其中opcode是操作码，rt是目标寄存器，rs是基址寄存器，offset是偏移量。
例如，下面的指令将寄存器$t0的值存储到地址为0x100的存储器单元中：sw $t0, 0x100($zero)这条指令的操作码是sw，目标寄存器是$t0，基址寄存器是$zero，偏移量是0x100。
第03章 MCS - 51单片机指令系统
第 二 节 数 据 传 送 指 令
第3章 MCS-51单片机指令系统
（2）将数据传送到工作寄存器Rn的指令（3条） 例:已知累加器A的内容为30H,寄存器R7的内容 为50H,内部RAM30H单元的内容为40H,内部 RAM50H单元的内容为10H,请指出下列每条指令 执行以后相应单元内容的变化.
第 一 节 指 令 格 式 与 寻 址 方 式
第3章 MCS-51单片机指令系统
（6） 相对寻址：
在MCS -51 指令系统中设有转移指令, 分 为直接转移和相对转移指令, 在相对转移 指令中采用相对寻址方式。这种寻址方式 是以PC的内容为基本地址, 加上指令中给 定的偏移量作为转移地址，也就是目的地 址（用来修改PC的值）。指令中给出的偏 移量是一个 8 位带符号的常数, 可正可负, 其范围为－128～+127。
第3章 MCS-51单片机指令系统
（1） 立即寻址：
立即寻址方式是将操作数直接存放在指令字 节中，作为指令的一部分存放在代码段里。 比如：MOV A, ＃3AH 跟在指令操作码后面的数就是参加运 算的数, 该操作数称为立即数。立即数有一字 节和二字节两种可能, 如指令: MOV DPTR, ＃0DFFFH 上述两条指令均为立即寻址方式, 第 一条指令的功能是将立即数 3AH送累加器A中, 第二条指令的功能是将立即数 0DFFFH送数据 指针DPTR中（DPH, 0FFH→DPL）。
第 二 节 数 据 传 送 指 令
第3章 MCS-51单片机指令系统
3.2数据传送指令
程序中使用最多的指令,主要用于内部RAM、 寄存器、外部RAM以及程序存储器之间的数据 传送、保存以及交换。 工作原理：将源操作数简单地传给目的 操作数，而源操作数的内容不变，PSW的内容 不改变。 分类：内部数据传送指令、外部传送指 令、查表指令、交换指令和堆栈指令。
计算机组成原理指令系统例题
计算机组成原理指令系统例题计算机组成原理是计算机科学中的重要基础课程，主要研究计算机硬件系统的组织、结构和功能，并重点探讨计算机的指令系统。
为了加深对指令系统的理解，我将给出一个例题并提供相关参考内容。
例题：考虑一个简化的指令系统，包含以下指令：add R1, R2, R3sub R1, R2, R3mul R1, R2, R3div R1, R2, R3jz R1, addressload R1, addressstore R1, address输出指令系统的格式、操作码格式、操作数寻址方式以及指令执行的功能。
参考内容：1. 指令系统的格式指令系统的格式是指指令在计算机中的存储和执行格式。
常见的指令格式有紧凑型和扩展型两种。
紧凑型指令格式将指令操作码和操作数紧凑地存储在一起，可节省存储空间并提高指令执行速度。
扩展型指令格式则将操作码和操作数分开存储，有利于指令的扩展和灵活性。
2. 操作码格式操作码格式表示指令的操作码部分。
在例题中，操作码的格式可以采用固定位数的二进制数。
例如，使用4位二进制数表示操作码，可以用0000表示add指令，0001表示sub指令，0010表示mul指令，0011表示div指令，0100表示jz指令，0101表示load指令，0110表示store指令。
3. 操作数寻址方式操作数寻址方式表示指令中操作数的寻址方式。
常见的操作数寻址方式包括紧随寻址、直接寻址、寄存器寻址、间接寻址、相对寻址和变址寻址等。
在例题中，可以采用寄存器寻址方式，即操作数采用寄存器R1、R2和R3来进行寻址。
4. 指令执行的功能指令执行的功能是指指令在计算机中实际执行的操作。
在例题中，按照指令的不同功能，可以得到以下执行结果：- add指令将R2和R3中的数据相加，并将结果存储到R1中。
- sub指令将R2和R3中的数据相减，并将结果存储到R1中。
- mul指令将R2和R3中的数据相乘，并将结果存储到R1中。
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指令格式及寻址方式
一、指令格式
指令的表示方法称为指令格式，它包括指令的长度和指令内部信息的安排等内容。
一条指令一船由两部分组成，即操作码和操作数。
操作码用来规定指令进行什么操作，而操作效则表示指令操作的对象。
操作数可以直接是一个数(立即数)，也可以是一个数据所在的空间地址，即在执行指令时从指定的地址空间取出操作数。
单片机中的指令并不是固定的长度，对于不同的指令，指令的字节数不同。
MC5—5l 单
片机用机器语言表示的指令格式按字节划分，有一字节指令、两字节指令和三字节指令三种。
1．一字节指令
一字节指令中的8位二进制代码既包含操作码的信息，也包含操作数的信息。
在一字节指令中，有些指令的指令码中隐合着对某一寄存器的操作，NXP代理商无需再具体指定操作数。
例如数
据指针DPTR加1指令；INC DPTR，其指令码为：
另外有些指令的操作数在通用寄存器中，由指令码中的rrr三位的不同编码来指定该
寄存器。
例如：寄存器向氮加器A传送数据指令：MOV A，Rn，其指令码为：
其中，高5位表示操作内容——传送，最低三位rrr的不同二进制编码用来表示从哪一个寄
存器取数。
2．二字节指令。
二字节指令中的第一个字表尔操作码，第二个字节表示操作数，这里的操作数既可能是立即数，也可能是地址。
其指令格式为：
3．三字节指令
三节节指令中，第一字节表示操作码，另两个字节是操作数，其指令格式为
绝大多数指令执行时都需要使用操作数，因此如何寻找存放操作数的单元地址和提取操作数就变得十分重要。
Atmel代理所谓寻址方式就是如何找到存放操作数的地址，把操作数提取出来
的方法。
寻址方式与计算机的存储器空间结构有关，寻址方式越多，则计算机的功能越强，灵活性也越大，能更有效地处理各种数据，但指令系统也会相应的复杂。
MCS-51单片机共有七种寻址方式。
下面分别加以介绍。
1．寄存器寻址
寄存器寻址是将所选定的工作寄存器组中的8个工作寄存器(R0—R7)的内容作为操
作数。
指令操作码的低三位的不同组合分别代表R0—R7中的某一个。
A、B、DPTR和C(位累加器)也能作为寄存器来寻址。
例如：
这里源操作数和目标操作数均采用寄存器寻址．寄存器中的内容为操作数。
2．直接寻址
在直接寻址方式中、操作数由指令中的一个8位地址单元所指定。
只有内部RAM中的00H~7FH地址单元和80H~FFH地址中的专用寄存器可直接寻址,且直接寻址是访问专
用寄存器的唯一方法。
采用直接寻址方式的指令是双字节指令，第一个字节是操作码，第二个字节是内部RAM的低128字节或专用寄存器的地址。
例如：
此例中，源操作数采用直接寻址方式，表示把内部RAM中30H单元的内容送入A。
指令代码为E5H、30H。
3．寄存器间接寻址
在寄存器间接寻址方式个，指令中给出的杏存器的内容为操作数的地址，而不是操作数本身。
内部RAM和外部RAM都可以间接寻址。
当访问内部RAM或外部RAM的低256字节时，间址寄存器可以是选中寄存器组中的R0或R1，即内R0或R1间接给出操作数所在的地址‘
当访问外部RAM时，16位间址寄存器只能使用16位数据指针寄存器DPTR，这时可对整个外部RAM空间(64KB)寻址。
PUSH和POP指令的执行也采用寄存器间接寻址,这时堆栈指针SP用作间址寄存
器。
堆栈指针可驻留在内部RAM的任何地方；例如：
上述两条指令中，日标操作数均采用寄存器间址方式，R1及DPTR的内容为操作数地址。
其中@为间接寻址的标识符。
4．立即寻址
止即寻址是指操作数在指令中直接给出。
通常把出现在指令中的操作数称为立即数。
立即寻址方式的指令多足双字哨的．其中第一字节是操作码．第二字节是立即数。
为了与直英寻址指令中的直接地址相区别，在立即数前面加“#”标识符。
例如：
例中源操作数为止即寻址方式，表示方即数64H送给累加器A。
其指令代码为74H、64H。
5．变址寻址
变址导址是以DPTR或PC为基址寄存器，累加器A为变址奇行器，并将两者的内存相加所得的16位地址作为操作数的地址。
这种方式常用于查表操作，且只能对程序存储器进行寻址。
例如：
上面两条指令的源操作数均为变址寻址。
对第二条指令要注意的是，指令中的PC值为下一条指令的地址。
现假设DPTR的内容为1000H，A的内容为0FH，则指令MOVC A，@A十DPTR的执行过程如图3—1所示。
上述变址寻址形Atmel成的操作数地址为1000H十0FH＝1000FH，而1000FH地址单元的内
容为FFH，该指令执行后，A的内容为FFH。
wxq$#。