计算机组成原理(白中英)第4章指令系统(2)

4.指令助记符 4.指令助记符由于硬件只能识别1 由于硬件只能识别1和0,所以采用 二进制操作码是必要的， 二进制操作码是必要的，但是书写程序 却非常麻烦。 却非常麻烦。 为了便于书写和阅读程序， 为了便于书写和阅读程序，每条指 令通常用3个或4个英文缩写字母来表示。 令通常用3个或4个英文缩写字母来表示。 这种缩写码叫做指令助记符 指令助记符。 这种缩写码叫做指令助记符。 在不同的计算机中， 在不同的计算机中，指令助记符的 规定是不一样的。因此， 规定是不一样的。因此，指令助记符还 必须转换成与它们相对应的二进制码。 必须转换成与它们相对应的二进制码。2012年3月15日10时45分 12

指令格式举例 八位微型计算机的指令格式8位微型机字长只有8位，指令结构是一种可变字 长形式，包含单字长、双字长、三字长指令等多种。单字长指令 操作数 双字长指令 操作数 三字长指令 操作数

操作数地址 操作数地址 操作数地址

内存按字节编址，所以单字长指令每执行一条指 令后，指令地址加1。双字长指令或三字长指令每执 行一条指令时，指令地址要加2或加3,可见多字长

的 指令格式不利于提高机器速度。2012年3月15日10时45分 13

指令和指令系统——指令的使用 指令和指令系统 一般的操作数类型大小选择主要有 ： 字 一般的操作数类型大小选择主要有： 半字( 16位 单字( 32位 节 、 半字 ( 16 位 ) 、 单字 ( 32 位 ) 、 和 双字(64位 双字(64位)。字节 7% 整型平均 半字 19% 31% 单字 74% 69% 双字 0%2012年3月15日10时45分

浮点平均

20%

40%

60%

80%14

指令格式如下所示，其中机器字长16 16位 例：指令格式如下所示，其中机器字长16位，OP 为操作码，试分析指令格式的特点。 为操作码，试分析指令格式的特点。15OP

9-----

7源寄存器

4 3目标寄存器

0

[解 ]: (1)单字长二进制指令。 (2)操作码字段OP可以指定27=128条指令。 (3)源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器(可分 别指定16个),所以是RR型指令，两个操作数均在寄 存器中。 (4)这种指令结构常用于算术逻辑运算类指令。2012年3月15日10时45分 15

例： 指令格式如下所示，OP为操作码字 指令格式如下所示，OP为操作码字 试分析指令格式特点。 段，试分析指令格式特点。15 10 7 4 3 0

[解]: 解：

(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。 (2)操作码字段OP为6位，可以指定64种操作。 (3)一个操作数在源寄存器(共16个),另一个 操作数在存储器中(由变址寄存器和位移量决定) 所以是RS型指令。2012年3月15日10时45分 16

指令和数据的寻址方式 指令的寻址方式计算机中有两种信息。 指令和数据( 计算机中有两种信息。即指令和数据(或称操 作数) 它们都存放在存储器相应的地址中。 作数 ) , 它们都存放在存储器相应的地址中 。 运行 程序时，计算机逐条执行指令，并对数据进行处理。 程序时 ， 计算机逐条执行指令 ， 并对数据进行处理 。 如何从存储器中找到所需要的指令或数据呢？ 如何从存储器中找到所需要的指令或数据呢 ？ 很明 只要找到它们在存储器的有效地址即可。 显，只要找到它们在存储器的有效地址即可。 所谓寻址方式 寻址方式， 所谓 寻址方式 ， 就是寻找指令或操作数的有效 地址的方式。 地址的方式。 顺序寻址方式： 顺序寻址方式：按照指令在内存的存放位置顺序地 取出指令，然后执行的过程，为顺序寻址方式。 取出指令，然后执行的过程，为顺序寻址方式。 跳跃寻址方式：程序转移执行的顺序。 跳跃寻址方式：程序转移执行的顺序。17

1. 2.

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内存 PC

1.顺序寻址 1.顺序寻址

100

100 101

为了达到顺序寻址 的目的，CPU中必须有 的目的，CPU中必须有 +1 一个程序计数器(PC) 一个程序计数器

(PC) 对指令的顺序号进行计 PC中开始时存放程 数。PC中开始时存放程 序的首地址， 序的首地址，然后每执 行一条指令，PC加 行一条指令，PC加 1, 以指出下条指令的地址， 以指出下条指令的地址， 直到程序结束。 直到程序结束。2012年3月15日10时45分

PC 100

主存 Jmp 103

2. 跳跃寻址当程序中出现分支或循环时， 当程序中出现分支或循环时 ， 就会改变程序的执行顺序。此时， 就会改变程序的执行顺序。此时， 对指令寻址就要采取跳跃寻址方 所谓跳跃， 式。所谓跳跃，就是指下条指令 的地址不是通过程序计数器PC PC加 的地址不是通过程序计数器PC加 获得的， 而是由指令本身给出。 1 获得的 ， 而是由指令本身给出 。

100 101 102 103

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操作数的寻址方式1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 隐含寻址 立即寻址 直接寻址 间接寻址 寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式 相对寻址方式 基值寻址方式 变址寻址方式 块寻址方式 段寻址方式20

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指令和数据的寻址方式 隐含寻址这种类型的指令， 这种类型的指令，不是明显地给出操作数 的地址，而是指令中隐含着操作数的地址。 的地址，而是指令中隐含着操作数的地址。 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， 的地址。例如，单地址的指令格式，没有在地 址字段中指明第二操作数地址， 址字段中指明第二操作数地址，而是规定累加 寄存器AC作为第二操作数地址 作为第二操作数地址， 对单地址 寄存器 作为第二操作数地址 ， AC对单地址 指令格式来说是隐含地址。 指令格式来说是隐含地址。

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