指令流程

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1、CPUCPU 指令流程指令流程一、一、 能被能被 CPUCPU 直接使用直接使用的操作数存放位置：的操作数存放位置：1.CPU 内的寄存器中，如 R0,R1,R2,R3 等； 2.主存储器的存储单元中，包括 cache 的存储单元中,以及外设接口的寄存器中，但外存 如硬盘、光盘、U 盘等中的操作数不能被 CPU 直接使用，必须调入主存单元中； 由于主存的容量比 CPU 内的寄存器的容量大成百上千倍，因此，99%以上的操作数存 放在主存储器中，即 CPU 使用的操作数主要从主存储器的存储单元中存取。二、必须掌握的寻址方式：二、必须掌握的寻址方式：由上可知，能被 CPU 直接使用的操作数要么存放在

2、 CPU 内的寄存器中、要么存放在 主存储器的存储单元中，而最主要的是存放在主存储器的存储单元中，因此，如何从主存 储器的存储单元中获取所需的操作数就是问题的关键。1.立即寻址方式：由指令直接给出操作数。无需从 CPU 内的寄存器中、主存储器的存储单 元中获取操作数，因而该种寻址方式速度最快。助记符表示：无 寻址过程：无2.寄存器（直接）寻址方式：在指令中给出寄存器号，在指定的寄存器中存放着操作数。 操作数存放在 CPU 内的寄存器中，无需访问主存，因而该种寻址方式速度很快。助记符表示：R R 的种类及编号: R0(000) , R1(001) , R2(010) , R3(011) , SP

3、(100) , PC(111),PSW(101) 寻址过程：无指令中给出的寄存器号是 Ri（按上述编码则代码为） ，从寄存器 Ri中可直接 读取操作数 S，寻址方式如下：OP地址 1地址 2（寄存器 Ri 的编 号）寄存器寻址方式示意图例:若 CPU 中寄存器内容如下，现指令中给出寄存器号为 011，按寄存器寻址方式读 取操作数。 R0 1000H R1 2000H R2 3A00H R3 3C00H 按寄存器寻址方式定义，读得的操作数 S=3C00H。寻址过程：寄存器号 操作数 操作数 S 与寄存器 Ri 的关系为： S=（Ri ）Ri 操作数 SRi3寄存器间接寻址方式：若指令中给出的地址

4、码是寄存器编码，被指定的该寄存器中存放 的是操作数地址，按照该地址访问某主存单元，该单元的内容为操作数，这种寻址方式称 为寄存器间接寻址。助记符表示：（R） R 的种类及编号: R0(000) , R1(001) , R2(010) , R3(011) , SP(100) , PC(111),PSW(101)寻址过程：寄存器号 操作数地址 操作数简化为：Ri MAR 将 Ri 操作数地址送 MARM MDR C/D 将操作数从主存单元取回送 CPU指令在地址段给出的是寄存器号 Ri，从 Ri中读出的是操作数地址 A，按地址码 A 访 问主存，从相应单元中读取操作数 S，寻址方式如下：RiA操作

5、数 S主存寄存器间接寻址方式示意图A（操作数地址）操作数 S 与寄存器 Ri 的关系为： S=（Ri ） ）例 下面分别列出寄存器中存放内容，以及主存储器数据区的地址与单元内容之间的 对应关系。若指令中给出寄存器号为 001，按寄存器间址方式读取操作数。 寄存器： R0 1000HR1 2000HR2 3000H 主存单元：1000H 3A00H2000H 2C00H3000H 3B00H 按寄存器间址方式定义，指令指定的寄存器为 R1，从中读得操作数有效地址（R1） =2000H，据此访问主存储器。读得操作数为 S= (R1)= 2C00H。4自增型寄存器间址方式：这是寄存器间址的一种变型,

6、若指令中给出存放操作数地址的 寄存器号,从寄存器中读出操作数地址后,寄存器内容加 1，这种寻址方式称为自增型寄存器 间接寻址。RiMOP地址 1地址 2（寄存器 Ri的编号）助记符：(R)+ 加号在括号之后,形象地表示先操作（从寄存器中读取地址，按修改 前的地址访问主存，读取或写入操作数） ，后修改（指针内容加 1） R 的种类及编号: R0(000) , R1(001) , R2(010) , R3(011) , SP(100) , PC(111),PSW(101)指令中在地址段给出的是寄存器号 Ri，从 Ri中读出的是操作数地址 A，按地址码 A 访问主存，从相应单元中读取操作数 S，同时

7、，对寄存器 Ri 中的内容加 1，寻址方式如下：RiA操作数 S主存自增型寄存器间接寻址方式示意图A（操作数地址）A+1,修改 Ri 的内容寻址过程：寄存器号 操作数地址 操作数Ri 内容加 1简化为： Ri MAR 将 Ri 操作数地址送 MARM MDR C/D 将操作数从主存单元取回送 CPURi + 1 Ri 将 Ri中的内容在运算器中加 1 操作数 S 与寄存器 Ri 的关系为： S=（Ri ） ） 下面分别列出了寄存器内容，以及主存储器数据区的地址与单元内容之间的对应关系。 若指令中给出寄存器号为 010，按自增型寄存器间址方式读取操作数，并修改指针。 寄存器： R0 1000HR

8、1 2000HR2 3000H 主存单元：3000H A300H3001H BC00H 按自增型寄存器间址方式定义，指令指定的寄存器为 R2，从中读得操作数有效地址 (R2)= 3000H，按照该地址访问主存储器，读得操作数为 S= (R2)= A300H；R2 内容加 1 后，指针内容修改为(R2)=3001H。照此继续，通过重复执行这同一条指令就可以沿着地址 码增加的方向，访问从 3000H 单元开始的一段连续区间。OP地址 1地址 2（寄存器 Ri的编号）RiM5. 自减型寄存器间址方式:这是寄存器间址的又一种变型,若指令中给出寄存器号，被指定 的寄存器内容减 1 后作为操作数地址，按照

9、该地址访问主存储器，相应的主存单元内容为 操作数。 助记符：（R） R 的种类及编号: R0(000) , R1(001) , R2(010) , R3(011) , SP(100) , PSW(101) 与单纯的寄存器间址方式相比，助记符中多了一个“”号，但是位于（R）之前， 这形象地表示：先修改（指针内容减 1） ，后操作（按修改后的地址从主存储器中读取或写 入操作数） 。 指令在地址段给出的是寄存器号 Ri，将 Ri中的内容减 1 作为操作数地址 A，按地址码 A 访问主存，从相应单元中读取操作数 S。寻址方式如下：RiA操作数 S主存自减型寄存器间接寻址方式示意图A操作数地址A-1A-

10、1寻址过程描述为：寄存器号 操作数地址（Ri）1 操作数 简化为： Ri 1 MAR， Ri 将 Ri中的内容在运算器中减 1，即为操作数地 址 M MDR C/D 将操作数从主存单元取回送 CPU操作数 S 与寄存器 Ri 的关系为： S=（Ri 1 ） ） 下面分别列出寄存器内容，以及主存储器数据区的地址与单元内容之间的对应关系。 若指令中给出寄存器号为 010，按自减型寄存器间址方式修改指针，并读取操作数。 寄存器： R0 1000HR1 2000HR2 3000H 主存单元： 2FFEH A300H2FFFH 27FFH3000H BC00H 按照自减型寄存器间址方式定义，指令指定的寄

11、存器为 R2，将 R2 的内容减 1 后作为 操作数地址（R21）= 3000H1= 2FFFH，从地址 2FFFH 单元中读得操作数 S= (R21) = 27FFH。OP地址 1地址 2（寄存器 Ri的编号）RiM总结寻址方式：要求的有 4 种 （！）寄存器（直接）寻址方式：Ri无（2）寄存器间接寻址方式：（Ri）Ri MAR 将 Ri 操作数地址送 MARM MDR C/D 将操作数从主存单元取回送 CPU（3）自增型寄存器间址方式：（Ri）+Ri MAR 将 Ri 操作数地址送 MARM MDR C/D 将操作数从主存单元取回送 CPURi + 1 Ri 将 Ri中的内容在运算器中加

12、1 （4）自减型寄存器间址方式: （Ri）Ri 1 MAR， Ri 将 Ri中的内容在运算器中减 1，即为操作数地 址 M MDR C/D 将操作数从主存单元取回送 CPU三、取指令的步骤 程序的运行表现为从主存中取指令(到 CPU 内的 IR 寄存器)以及在 CPU 内执行该指令 的过程，尽管各种指令类型并不相同，当从主存中取指令的操作却相同。 执行任何一条指令的公共步骤FT: PC MAR 将存放指令的地址送 MARA M IR , PC+1 PC 将指令从主存取回到 IR 中，同时改变 PC 的内容，为取下一条指令做准备 四、指令类型 1 MOV 指令 2 双操作数类指令：加 ADD、减 SUB、与 AND、或 OR、异或 EOR 五种 3 JMP 类指令