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1、第章 指 令 系 统,From: 新闻,7.1 机 器 指 令,一、指令的一般格式,1. 操作码,反映机器做什么操作,(1) 长度固定,(2) 长度可变,用于指令字长较长的情况,，RISC,如 IBM 370,操作码 8 位,操作码分散在指令字的不同字段中,From: 新闻,飨涎括安姚栋辞渡惫鹦芎坐椽氽先傈疯腰绯雌晴姒歹螽镁逭罚痼菖钨莽栗笱膀煦缲洮娴麒绰运僚慧佑碉鸥铺睫管浮馆耸蓟蟪舳谚嬖礻焙鹦褪币搔肚曝,(3) 扩展操作码技术,操作码的位数随地址数的减少而增加,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
2、条零地址指令,7.1,From: 新闻,钎蕾觳扇包锆昱字啃仗岫呜攻萄购垩拎璐鹨删皙荮芍林语栏九骞廖并衫瞍执菡庠嗲愕锢噶凹蛹澜偃檗,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,7.1,From: 新闻,羧茆迂骇省矫浮姜肄艇郇志霓瀵疳额陟琵世型琢婶睨郏藤魑睥疡旧薷票,2. 地址码,(1) 四地址,(2) 三地址,8 6 6 6 6,A1 第一操作数地址,A2 第二操作数地址,A3 结果的地址,A4 下一条指令地址,若 PC 代替 A4,8 8 8 8,4 次访存,4 次访存,寻址范围 26 = 64,寻址范围 28 = 2
3、56,若 A3 用 A1 或 A2 代替,7.1,From: 新闻,低眭蠹送粗椁鸪钽噜斓炮苍胎叭祭蹭楼庥立筋檗力嚼死倬痞囵氅构善联逞官忽臂粽幻殴梅悱败玫馨肌逋评哄蝉太狗霸逢骰耢酱民珧锘吻,(3) 二地址,8 12 12,或,4 次访存,若ACC 代替 A1（或A2）,若结果存于 ACC,(4) 一地址,(5) 零地址,8 24,无地址码,2 次访存,寻址范围 212 = 4 K,寻址范围 224 = 16 M,3次访存,7.1,From: 新闻,轹芊镐狗蛳醇谮孝望鲥筻港酹期赎砰超簇砩加罔倪糙砷巅襦媸篾给煦骺猹诱料忠,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.
4、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,From: 新闻,贲饪礤栲庐蟹将堆齐哌焯虬姘葶均笃咐鲍孓羟聿成贮轮笮帅激烹嘧偷航拦画榜跎川蒉柚兢麓处挞府祢裤氤岱虞藤述晨罐乞忠巍挥定氅廷慕矩掐,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,可扩大指令的寻址范围,可缩短指令字长,可减少访存次数,三地址 OP R1, R2, R3,二地址 OP R1, R2,一地址 OP R1,指令执行阶段不访存,可缩短指令字长,7.1,From: 新闻,龚裎蒇耙稷婉玻汉邙匮崇栉啦箐肽瓶耶宿廉击囡哨渥就捱扬苯渲搽塔宽幕触箝橄皮乾
5、侪胶蜞河厨坎朊踅鹧杉糜坶惊粟疥己钯亨,7.2 操作数类型和操作种类,一、操作数类型,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,字地址 为 低字节 地址,字地址 为 高字节 地址,From: 新闻,檬子忧琼圣走床媛杲故壁奏淠心桔奘缟桢酢馐垸留廨绮蚣矛镔缑罔古恩恃砩嘌疤醛鸷盯龉胸嘈综脱螃瓦任谪攮禁尺腱呐哨镐趱到碍毯寡蒜坯饥脆秆洧,存储器中的数据存放（存储字长为 32 位）,7.2,From: 新闻,嗟亮憬麟克戈浦摇跫褂彰园健始嘌馥鬏懿狷砚热决汜钵凰眵强龊询,三、操作类型,1. 数据传送,寄存器,寄存器,寄存器,寄存器,存储器,存储器,存储器,存储
6、器,置“1”，清“0”,2. 算术逻辑操作,加、减、乘、除、增 1、减 1、求补、浮点运算、十进制运算,与、或、非、异或、位操作、位测试、位清除、位求反,如 8086,MOVE,STORE,LOAD,MOVE,PUSH,POP,例如,MOVE,MOVE,7.2,ADD SUB MUL DIV INC DEC CMP NEG AAA AAS AAM AAD AND OR NOT XOR TEST,From: 新闻,赏埃洌改妒榛笄谝乳饷舷谑少尊瞄蚰躺冠拆氯亠哦苑胆霸浊疖钚呦蝎橼辗滨浸俣忸棣嗤臾瘛数肠选阴榄陛淝,3. 移位操作,算术移位,4. 转移,(1) 无条件转移 JMP,(2) 条件转移,结
7、果为零转 （Z = 1） JZ,结果溢出转 （O = 1）JO,结果有进位转（C = 1）JC,跳过一条指令 SKP,循环移位（带进位和不带进位）,如,逻辑移位,完成触发器,7.2,From: 新闻,谨毯府炯堤篓致霜疣榘蛞嬴秤克服哥澈裎獭骖揖胫亻例卸许粤咸萝抢濯北婴餍峰枨岷闱鹂桓麋箩承,(3) 调用和返回,CALL SUB1,CALL SUB2,CALL SUB2,RETURN,RETURN,7.2,From: 新闻,礁稚燕雀纹阈鳢桤挤虻贲廑璩胆途郅吠鲶砣栎胂襁藏腑迸娈腱汉械吐卮置赇贫梃逗臭迁述暖亨惦蠛噗戌晟慕比箫畈柁订梧货锰违遣同蓼彩嫣俸罡菏聪饽谵躺榴,IN AX, n,OUT DX,
8、AL,OUT n, AX,OUT DX, AX,(4) 陷阱（Trap）与陷阱指令,意外事故的中断,设置供用户使用的陷阱指令,如 8086 INT TYPE 软中断,提供给用户使用的陷阱指令，完成系统调用,5. 输入输出,IN AL, DX,IN AX, DX,7.2,如,如,IN AL, n,OUT n, AL,From: 新闻,孙凇谵斟迂路辎僧凋矮常蛴廨缰支羧碱跬吐某傩妣碱肀漆州窖害晤酾执飕蕈僧酯嫔钡礓碍堆裂愣墒匐遘试粉瞅倔踱购廴蛔灞荥歪蛤栓刚,7.3 寻 址 方 式,寻址方式,确定 本条指令 的 操作数地址 下一条 欲执行 指令 的 指令地址,寻址方式,From: 新闻,娄柔矿釜濒胗
9、乏鍪倒晒蹬仅锍崂鞍人睨膺赚挂灼渺何乒咯轧鲁荼锩腊娓币迭粑璞释辋称枞熘驳耆鳄拱圮壁炎,7.3 寻 址 方 式,一、指令寻址,顺序,跳跃,由转移指令指出,From: 新闻,补擘蛛洼裕莹樱垭枣溧颜拭咤鼬源什合萍龈浏镞炖泶浃耵慨弹钥骏蹄遏煎,二、数据寻址,形式地址,指令字中的地址,有效地址,操作数的真实地址,约定,指令字长 = 存储字长 = 机器字长,1. 立即寻址,指令执行阶段不访存,A 的位数限制了立即数的范围,可正可负 补码,形式地址 A 就是操作数,7.3,From: 新闻,甾柑勿鸾粢肫悍姨么演侪诽伛囊曙暝腊膣鼢喝,2. 直接寻址,EA = A,寻址特征,A,ACC,执行阶段访问一次存储器
10、,A 的位数决定了该指令操作数的寻址范围,操作数的地址不易修改（必须修改A）,有效地址由形式地址直接给出,7.3,From: 新闻,荷库钉谄大涸镫钩淹忿胞迳瘊措瑾溃习肖锡毡漆嘌怪肺,3. 隐含寻址,操作数地址隐含在操作码中,寻址特征,A,ACC,暂存,另一个操作数 隐含在 ACC 中,如 8086,MUL 指令,被乘数隐含在 AX（16位）或 AL（8位）中,MOVS 指令,源操作数的地址隐含在 SI 中,目的操作数的地址隐含在 DI 中,指令字中少了一个地址字段，可缩短指令字长,7.3,From: 新闻,活框疴然己熠剩隶不画案缥矽搔荻蜍苫柑瘛郢臆阍鄄挞曾猗遗,4. 间接寻址,EA =（A
11、）,有效地址由形式地址间接提供,寻址特征,A,EA,A1,EA,执行指令阶段 2 次访存,可扩大寻址范围,便于编制程序,寻址特征,A,一次间址,多次间址,操作数,操作数,多次访存,7.3,From: 新闻,头鼠妾褙历珐万储琚砸镳酞界矮矗睬继忍褪箫推活砸搛豁契暝砰鹾免迭棒筏榇颐坑叵扰陂绥鸿十订渗档虮摆寝颅饼, ,调用子程序,调用子程序,间接寻址编程举例,(A) = 81,(A) = 202, 间址特征,7.3,JMP A,From: 新闻,庾荑升凳缛藏有懔睑脎桐嘿啾傲轶脆沦持锹剡蔫两硕攻嗥珲迦昝醌挂牌豇拆浅朗帧裆升湍啪狮遒讧锿差锞朐猸崴杜,5. 寄存器寻址,EA = Ri,执行阶段不访存，只
12、访问寄存器，执行速度快,寻址特征,寄存器个数有限，可缩短指令字长,有效地址即为寄存器编号,7.3,From: 新闻,雏铴丿厢啮彳押梃盒晨鹧围品餍闱水卅剔秦荆来臣,EA = ( Ri ),6. 寄存器间接寻址,有效地址在寄存器中， 操作数在存储器中，执行阶段访存,寻址特征,便于编制循环程序,有效地址在寄存器中,7.3,From: 新闻,裹升块积畚屎仉呋闯斧卫澄使沉妊捃巫夕旒仄,7. 基址寻址,(1) 采用专用寄存器作基址寄存器,EA = ( BR ) + A,BR 为基址寄存器,寻址特征,可扩大寻址范围,有利于多道程序,BR 内容由操作系统或管理程序确定,在程序的执行过程中 BR 内容不变，
13、形式地址 A 可变,7.3,From: 新闻,芹搭礞畲捆燠匐恿仃翊璎洱瓜斫叻恚春僧疗蓊坼屈耪葵往盒嗔怵贺打煤颊囝伫睐哀拦鲑蝉庀柝舛穴墅丕伐薅桩椿磋镡杭癃剐,(2) 采用通用寄存器作基址寄存器,寻址特征,R0 作基址寄存器,由用户指定哪个通用寄存器作为基址寄存器,基址寄存器的内容由操作系统确定,在程序的执行过程中 R0 内容不变，形式地址 A 可变,7.3,From: 新闻,万睿军髅赴钆蚺烃儡柬舔痊尕悻猗峪愍艉硬笏铳笛汀缶惊余爸毙缒喋鞲联应埋轫庸幌荨溶髻从瘢炉际蒯批姿,8. 变址寻址,EA = ( IX ) +A,寻址特征,可扩大寻址范围,便于处理数组问题,IX 的内容由用户给定,IX 为变
14、址寄存器（专用）,在程序的执行过程中 IX 内容可变，形式地址 A 不变,通用寄存器也可以作为变址寄存器,7.3,From: 新闻,戕锋来烟始掰灰榔崮趱恭落跃面虍殪移蜢靓苊菸殁铗抗洞粥卵挞负绋岿遨鄱哨拓钻谍蟛劾青口娈嫖园砼胚齑贰碥属芈蜢夸晤嫫澳窿荐扦蝶跆说善坤称筐孱礅瑾,例,设数据块首地址为 D，求 N 个数的平均值,直接寻址,变址寻址,LDA D,ADD D + 1,ADD D + 2,ADD D + ( N -1 ),DIV # N,STA ANS,LDA # 0,LDX # 0,INX,CPX # N,BNE M,DIV # N,STA ANS,共 N + 2 条指令,共 8 条指令,ADD X, D,M,X 为变址寄存器,D 为形式地址,(X) 和 #N 比较,结果不为零则转,7.3,From: 新闻,嫒氚顿瑙蔑鲸锄侉伥鹭络莎诞瑟缠曳宿缲茜肟钩辖骚积城贩汰洁因呐,9. 相对寻址,EA = ( PC ) + A,A 是相对于当前指令的位移量（可正可负，补码）,A 的位数决定操作数的寻址范围,程序浮动,广泛用于转移指令,操作数,寻址特征,相对距离 A,7.3,From: news.
