指令系统设计

指令系统设计

2011-5-29

一．操作数类型：

(1)地址：无符号整数

(2)数值数据：

(3)位，位串，字符，和字符串

(4)布尔值

二．寻址方式：指令给出操作数或者操作数地址的方式

地址字段长度直接影响指令长度。使用尽量短的地址码访问尽可能大的寻址空间。

常用寻址方式：

(1)立即寻址

指令中直接给出操作数

(2)直接寻址

(3)间接寻址

(6)变址寻址(数组)

给出基准地址，变址寄存器I给出偏移量，则有效地址EA=(I)+A;变址寄存器自动进行变址。

(7)相对寻址

有效地址位于该指令所在位置的前后某个固定的位置上。指令中的地址码给出偏移地址，基准地址隐含由PC给出。EA=(PC)+A;

(8)基址寻址

指令中的地址码A给出偏移量，基址可以由基址寄存器B给出。EA=(B)+A

注：基址寻址与变址寻址的区别：

变址寻址基址不变，偏移量由寄存器给出，寄存器里变得是偏移量；而基址寻址偏移量不变，基址由寄存器给出，寄存器里变的是基址。

三．操作码编码

1.定长操作码

译码方便，指令执行速度快，但有信息冗余。

2.扩展操作码编码

将操作码的编码长度分成几种固定长度的格式。

基本思想：操作码按短到长进行扩展编码。二地址指令操作码最短，零地址指令操作码最长，所以，按照二地址---一地址---零地址的顺序进行。

疑惑：这里怎么说？

四．MIPS指令格式和寻址方式

特点：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。

操作码OP为“000000”，操作类型由func字段给出，若是双目运算类指令：rd=rs func rt;移位指令，根据shamt字段给出的移位数，将rt的内容进行移位，结果送至rd。

1.双目运算：rt=[rs]+立即数；

2.Load指令：rt=[[rs]+立即数]

3.Store指令：和上面的过程反过来

四．CISC和RISC指令系统之间的区别：

1.CISC(复杂指令系统计算机)：变长指令集，扩展操作码编码，指令格式多，指令条数多，寻址方式多而复杂，因而指令的译码实现复杂，大多由微程序控制器实现。

2.RISC(精简指令系统计算机)：定长指令字，定长操作码，指令格式少，指令系统中含有一些常用指令，指令条数少，寻址方式少而简单，指令译码实现简单，可用硬连线路控制器实现。RISC处理器中设置大量的通用寄存器，可以大大减少存储器的访问次数。采用装入/存储型指令设计风格，因而大部分指令的执行步骤一致，规整，指令的执行适合于采用流水线方式执行。