第7章 指 令 系 统
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第７章指令系统
7.1 机器指令
7.2 操作数类型和操作类型
7.3 寻址方式
7.4 指令格式举例
7.5 RISC 技术
7.1 机器指令
一、指令的一般格式
操作码字段地址码字段
1. 操作码反映机器做什么操作
(1)长度固定
用于指令字长较长的情况，RISC
如IBM 370操作码8 位
(2)长度可变
操作码分散在指令字的不同字段中
操作码的位数随地址数的减少而增加
OP
A 1
A 2
A 3
000000011110
…A 1A 1A 1
…
A 2A 2A 2…A 3A 3A 3…
A 2A 2
A 2…
A 3A 3
A 3
...111111111111 (000000011110)
…11111111…
11111111…
11111111…
00000001…
111111111111…111111111111…A 3A 3A 3
…
000000011110
…4 位操作码
8 位操作码
12 位操作码
16 位操作码
最多15条三地址指令
最多15条二地址指令
最多15条一地址指令
16条零地址指令
操作码的位数随地址数的减少而增加
OP
A 1
A 2
A 3
000000011110
…A 1A 1A 1
…
A 2A 2A 2…A 3A 3A 3…
A 2A 2
A 2…
A 3A 3
A 3
...111111111111 (000000011110)
…11111111…
11111111…
11111111…
00000001…
111111111111…111111111111…A 3A 3A 3
…
000000011110
…4 位操作码
8 位操作码
12 位操作码
16 位操作码
三地址指令操作码每减少一种可多构成24 种二地址指令二地址指令操作码每减少一种可多构成24种一地址指令
2. 地址码
(1) 四地址
(2) 三地址
OP
A 1
A 2
A 3
A 4
8 6 6 6 6
A 1第一操作数地址A 2第二操作数地址
A 3结果的地址A 4下一条指令地址
若PC 代替A 4
(A 1) OP (A 2) A 3
8 8 8 8
OP
A 1
A 2
A 3
(A 1) OP (A 2) A 3
4 次访存4 次访存
寻址范围26= 64寻址范围28= 256
7.1
设指令字长为32 位操作码固定为8 位
(3) 二地址
OP
A 1
A 2
8 12 12
(A 1) OP (A 2) A 1(A 1) OP (A 2) A 2
或
4 次访存
若ACC 代替A 1（或A 2）
若结果存于ACC
(4) 一地址
(5) 零地址
OP
A 1
8 24
无地址码
(ACC) OP (A 1) ACC
2 次访存
寻址范围212= 4 K
寻址范围224= 16 M
3次访存
7.1
二、指令字长
指令字长决定于操作码的长度
指令字长= 存储字长
2. 指令字长可变
操作数地址的长度
操作数地址的个数
1. 指令字长固定
按字节的倍数变化
7.1
小结
➢当用一些硬件资源代替指令字中的地址码字段后
➢当指令的地址字段为寄存器时
•可扩大指令操作数的寻址范围
•可缩短指令字长•可减少访存次数
三地址OP R 1,R 2, R 3二地址OP R 1, R 2 一地址
OP R 1
•可缩短指令字长7.1
7.2 操作数类型和操作种类
一、操作数类型
地址数字
字符逻辑数
无符号整数
定点数、浮点数、十进制数ASCII 逻辑运算
二、数据在存储器中的存放方式
3762154
0字地址
04
低字节
0451267
3字地址
04
低字节
存储器中的数据存放（存储字长为32位）
地址（十进制）
04812162024283236
双字
双字（地址32）双字双字（地址24）半字（地址20）半字（地址22）半字（地址16）半字（地址18）字节（地址8）字节（地址9）字节（地址10）字节（地址11）字（地址4）
字（地址0）字节（地址14）字节（地址15）字节（地址13）字节（地址12）
边界对准
地址（十进制）
04字节( 地址7)
字节( 地址6)
字( 地址2)
半字( 地址0)字( 地址4)边界未对准
✓✓✓
✓▲
▲
7.2