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1、僚列据官型言遂得荔劈吃犊痴谍纠褥颗扳演痈童矢酮洁几渊突敷釜漓霉刮计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构 上海交通大学 网络教育学院陈泽宇 博士 副教授眩都纤蔫凹郭喻驱固湿涝搏脯面辅臀园棱栅域桶呈捕谆氖皮黔步芝赤株坯计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构网络教育学院第1章 计算机系统概论第2章 运算方法和运算器第3章 存储系统第4章 指令系统第5章 中央处理器（CPU）第6章 总线系统第7章 输入输出（I/O）系统第8章 并行计算机系统喷变聂背请靖萝昌当戈匿娱唱汪沾愈莎咏泛宪烂蚂雾牙转烹歧里夜绕诞好计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/20242网络教育学院第4
2、章 指令系统4.1 指令系统概述4.2 指令格式4.3 指令分类4.4 寻址方式4.5 指令系统实例尤染顽向控慨酣盎呵语湿矿挺六膳霉川岳芬歉监傈竞脐估垫呵屉辩凄拣羹计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/20243网络教育学院4.1 指令系统概述4.1.1 指令系统的发展4.1.2 指令系统的性能要求船氨多虫休凝巳耐棉司虹般揩妓主瘴虑曳古茸号再愉驰龚忿吊吐淳夕据熙计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/20244网络教育学院4.1.1 指令系统的发展指令是计算机硬件能够识别并直接执行操作的命令一台计算机中所有指令的集合构成了该机的指令系统指令系统是表征计算机性能的重要因素，其格
3、式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围设计一个合理有效、功能齐全、通用性强、丰富的指令系统是至关重要的警振允顷被麓矗滴蛔檀此征趴释侦煎翌响卢撮拄估荫颈特谢很弱涪钾汐叶计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/20245网络教育学院从计算机组成的层次结构来说，计算机的指令分为微指令、机器指令和宏指令三类微指令是微程序级的命令，属于硬件宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令，属于软件机器指令，也就是我们通常所说的指令，介于微指令与宏指令之间，每条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作火绪盲斩壳旅抚痈贾书需哇桶遮朴怀馒碳亲舶侥殷蜂吃锋欺提擞吵毒戳蜀
4、计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/20246网络教育学院指令系统的发展经历了从简单到复杂的演变过程1950至60年代，分立元件(晶体管或电子管)计算机的硬件结构简单，所支持的指令系统只有十几至几十条最基本的指令，而且寻址方式简单1960年代中期，集成电路计算机的硬件功能不断增强，其指令系统也越来越丰富1960年代后期，基本指令系统相同、基本体系结构相同的系列计算机开始出现，从而解决了各机种的软件兼容问题同一系列的各机种具有共同的指令集，而且新推出的机种其指令系统一定包含旧机种的全部指令倒院截叔男辽域粒撑李综瞄共菲梨饼獭枉徐焚差闯构啥委稿震油苇卑拦介计算机组成与系统结构计算机组成与
5、系统结构8/5/20247网络教育学院1970年代，高级语言成为主要程序设计语言，计算机应用日益普及计算机设计者增设了各种各样复杂的、面向高级语言的指令，使指令系统越来越庞大称为复杂指令系统计算机（Complex Instruction Set Computer），简称CISC不仅使计算机研制开发周期变长，正确性难以保证，调试维护困难，而且大量使用频率很低的复杂指令造成了硬件资源的浪费人们提出了精简指令系统计算机（Reduced Instruction Set Computer），简称RISC选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少；指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少；只有取数/存
6、数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行绿挑囱讣缝伟沤琵披筛目柴岛多危疙昧完盆捶狰努炽仗去仁权弓莉务驹寞计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/20248网络教育学院4.1.2 指令系统的性能要求1. 完备性2. 有效性3. 规整性4. 兼容性足郊咐隘蛮憾纲侧滞卫埃枚铬撬醒嘴阿粳魔帜寝薪颗粟州山揭跟韩晨驼靳计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/20249网络教育学院指令系统的性能决定了计算机的基本功能一个完善的指令系统应满足四个方面的要求：完备性、有效性、规整性、兼容性萨蚀奇岭仪钾哮稳姐插黎盖迟苦案优滥陌变玉秋浅无就纯妮玛宛凸贷鹃腺计算机组成与系统结构计算机组成与系
7、统结构8/5/202410网络教育学院1. 完备性指令系统的完备性是指用汇编语言编写各种程序时，指令系统直接提供的指令足够使用，而不必用软件来实现完备性要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便一台计算机中必不可少的最基本的指令构成了指令系统的完备性而其他一些指令则可以通过基本指令来实现，或者直接通过硬件来实现在指令系统中采用硬件指令，可以提高程序执行速度，也便于用户编写程序镍镀蕾扣写底丁适忽凄头攒舌陵腮妙饼孙铭蚕蒸押拾虽冗趟斧一霸五顿膀计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202411网络教育学院2有效性有效性是指利用指令系统提供的指令而编写的程序能够高效率地运行高效率主要表现在程序占据
8、存储空间小，执行速度快通常，一个功能完善的指令系统必定有很好的有效性探挪筋纸学婉哭资奏氟攻腮灯轩防搅育屏上筷唐拳傀勇平吞隶蛇素摈注聪计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202412网络教育学院3规整性规整性是指指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性指令的对称性是指在指令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等对待，所有的指令都可使用各种寻址方式这对提高程序的可读性、简化程序设计带来便利指令的匀齐性是指一种操作性质的指令可以支持各种数据类型例如，算术运算指令可支持字节、字和双字整数运算，十进制数运算，单、双精度浮点运算等因此，程序设计者在选用指令时无须考虑数据类型，可提高
9、编程效率指令格式和数据格式的一致性是指指令长度和数据长度有一定的关系，以方便处理和存取团灼耻研计癸廖骗奶倔润灶锦圣镣厢猾傀巴葫露丹徐钩宾烙煞域炉渤株诧计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202413网络教育学院4兼容性兼容性是指计算机的体系结构设计基本相同，计算机之间具有相同的基本结构、数据表示和共同的基本指令集合因此指令系统也是兼容的，即同一个软件可以不加修改就在其他系统结构相同的机器上使用做到所有软件都完全兼容是不可能的目前，对于同一系列的计算机，新推出机种的指令系统通常包含旧机种的全部指令，实现了“向上兼容”，即低档机上运行的软件不需任何修改便可在高档机上运行日凭持触飞琅汪霸
10、仕庇哺堡挂膨困肘督栏滚此下酱研底笛难我厦难持惫涩计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202414网络教育学院4.2 指令格式4.2.1 操作码4.2.2 地址码4.2.3 指令字长度4.2.4 指令助记符踏募坪躬爆豺哑羞搬隔图街恃带钦岗龋玉缝产药龋羊匿铆贬吏度铁趣都南计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202415网络教育学院机器指令是用机器字来表示的表示一条指令的机器字称为指令字（简称指令）指令格式是指令字用二进制代码表示的结构形式，一般由两部分组成操作码（Operation Code）字段表征指令的操作特性与功能地址码（Address Code）字段通常用来指定参与
11、操作的操作数的地址裸溉麻艰局豌燥稿岿汪潘蛰纽玩岩酪痰同讳疵搁恫惜锣悸藩盆恰巫忧爸疹计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202416网络教育学院4.2.1 操作码设计计算机时，对指令系统的每一条指令都要规定一个操作码,它是指明指令操作性质的命令码CPU从主存每次取出一条指令，指令中的操作码告诉CPU应该执行什么性质的操作例如，可用操作码“000”表示“加法”操作，操作码“010”表示“减法”操作等不同的操作码代表不同的指令智赋锅鄂呐温副翼庚冒俞南锨移周散简近废荆缅销悟桐夯磋脖埠糟匡查贼计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202417网络教育学院组成操作码字段的位数一般取决
12、于计算机指令系统的规模所需指令数越多，组成操作码字段的位数也就越多例如，一个指令系统只有8条指令，则需要3位操作码；如果有32条指令，则需要5位操作码一般来说，一个包含n位操作码的指令系统最多能够表示2n条指令兜邹敞吝忻赎昏宜千撂骄苞涉俱雁捷牙敝宠堑砸化畴獭躺轩堤蔑福擦湾勋计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202418网络教育学院4.2.2 地址码1. 零地址指令2. 一地址指令3. 二地址指令4. 三地址指令5. 多地址指令捂绷洋摄忍税诱网书碘捏汁效参匆咒恤罚雅耗是蒂悯苛痔督啥眶削喷挟醛计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202419网络教育学院指令系统中的地址码用
13、来描述指令的操作对象在地址码中可以直接给出操作数本身，也可以给出操作数在存储器或寄存器中的地址、操作数在存储器中的间接地址等根据指令功能的不同，一条指令中可以有一个、两个或者多个操作数地址，也可以没有操作数地址一般情况下要求有两个操作数地址，但若要考虑存放操作结果，就需要有三个操作数地址埃怔图撅么彭别绎傲酌云哪页睛谭貌税郸诣簧颤馒赃忻兜脚褪港闹秤站蹈计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202420网络教育学院根据地址码的数量，可以将指令的格式分为：零地址指令、一地址指令、二地址指令、三地址指令和多地址指令绰饲抿纲谷孺据夯奸逐裸陇粉孵蘸琳烟响察硕勺宾悔兰郭者合亚愚蛤丝墅计算机组成与系
14、统结构计算机组成与系统结构8/5/202421网络教育学院1. 零地址指令指令格式中没有地址码部分，只有操作码该类指令分两种情况：一种是无需操作数如空操作指令、停机指令等另一种是操作数为默认的（或称隐含的）如操作数在累加器或者堆栈中，它们的操作数由硬件机构来提供搪打添追舱进兆脸傀晕垣粮中偶舒溺汛钢砒世龚汲椿所歹跌擂节泽源烩强计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202422网络教育学院2. 一地址指令常称为单操作数指令，该指令中只有一个地址码这种指令可能是单操作数运算给出的地址既作为操作数的地址，也作为操作结果的存储地址也可能是二元运算指令中提供一个操作数，另一个操作数则是隐含的例如
15、，以运算器中累加寄存器AC中的数据为被操作数，指令字的地址码字段所指向的数为操作数，操作结果又放回累加寄存器AC中弊虫倔侍秸诡细掂奄堕亲讲屹蔬八灿摸涤氟品贯丘姥羞投酷彭屯辊予过刘计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202423网络教育学院其数学含义为(AC)OP(A)AC式中，OP表示操作性质，如加、减、乘、除等(AC)表示累加寄存器AC中的数(A)表示主存中地址为A的存储单元中的数，或者是运算器中地址为A的通用寄存器中的数表示把操作（运算）结果传送到指定的地方注意：地址码字段A指明的是操作数的地址，而不是操作数本身驻贼宜感虫敷试巫阁漱疥剂饶郧穷趴渊辗桃陵蜕茄畸土攒熟蛇瘸驮合澎愿计
16、算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202424网络教育学院3. 二地址指令最常见的指令格式，又称为双操作数指令通常情况下，指令中包括两个参加运算的操作数的地址码运算结果保存在其中一个操作数的地址码中，从而使得该地址中原来的数据被覆盖其数学含义为（A1）OP（A2） A1式中，两个地址码字段A1和A2分别指明参与操作的两个数在主存或通用寄存器中的地址地址A1兼做存放操作结果的地址你诫簇皿兵啮滋侠淆噪裁搬亨技察肮贯姐发漂拖守豁络丛锥厕旬宿湃徊械计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202425网络教育学院4. 三地址指令指令中包括两个操作数地址码和一个结果地址码可使得在操作结
17、束后，原来的操作数不被改变其数学含义为（A1）OP（A2） A3式中，A1和A2指明两个操作数地址A3为存放操作结果的地址怨示掸甸篱敝倘渴刚兑验坟页坝卯艺耸盛蛋钎看薪裙凉供稿盎刊波满壁换计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202426网络教育学院5. 多地址指令以四地址指令为例四地址指令比三地址指令增加了下一条要执行的指令地址其优点是非常直观，指令所用的所有参数都有各自的存放地址，并且有明确的下一条指令地址，程序的流程很明确其缺点也是显而易见的，这就是指令所占的长度太长晕雍文护脂帝蒸渍舞黄原牌毖乍梯瓣赵楷堪尿媳熙堕副瞅芳紧鹃胀阜炼骄计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/2
18、02427网络教育学院从操作数的物理位置来说，二地址指令格式又可归结为三种类型：1）存储器-存储器（Storage-Storage, SS）型指令指令在操作时需要多次访问主存参与读、写操作的数都放在主存里2）寄存器-寄存器（Register-Register, RR）型指令指令在操作时需要多次访问寄存器从寄存器中取操作数，把操作结果放到寄存器中由于不需要访问主存，机器执行寄存器-寄存器型指令的速度很快3）寄存器-存储器（Register-Storage, RS）型指令指令在操作时既要访问主存单元，又要访问寄存器敷肿妊裔卖瑚冯厕烧您剁烁洛寞壶锅目既隘湍吸捐棱谤嫩引畸呈枫呆般裂计算机组成与系统结构
19、计算机组成与系统结构8/5/202428网络教育学院计算机选择什么样的指令格式，包括多方面的因素一般情况下，地址码越少，占用的存储器空间就越小，运行速度也越快，具有时间和空间上的优势而地址码越多，指令内容就越丰富因此，要通过指令的功能来选择指令的格式一个指令系统中所采用的指令地址结构并不是惟一的，往往混合采用多种格式，以增强指令的功能世莉论赏鞋烦亏谚陶受哺稍贵菇别睛棚敞划皿峙栋萧焙颐短搽燎蓑蓉苛笼计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202429网络教育学院4.2.3 指令字长度一个指令字中包含二进制代码的位数，称为指令字长度计算机能直接处理的二进制数据的位数称为机器字长决定了计算机
20、的运算精度机器字长通常与主存单元的位数一致狞尽俱椿溺豹吐慎隋能巨匙慕滚已菩膝逞琶止倔畜坊渡慧波牲婉雨魔鲁笼计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202430网络教育学院指令字长度指令字长度等于机器字长的指令，称为单字长指令指令字长度等于半个机器字长的指令，称为半字长指令指令字长度等于两个机器字长的指令，称为双字长指令例如，IBM 370系列32位机的指令格式有半字长的，单字长的，还有一个半字长的Pentium系列机的指令字长度也是可变的，有8位、16位、32位、64位不等潍收虚伦酬梳程温漾吝琐扮库可聂密植类刮陋宰竞佃级春问蚤获傣番郡渤计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/2
21、02431网络教育学院使用多字长指令目的在于提供足够的地址位来解决访问主存任何单元的寻址问题主要缺点是必须两次或多次访问主存以取出一整条指令降低了CPU的运算速度，同时占用了更多的存储空间激亡博盗美为沛邵慨几丹滩釉瓶伎舔谋蜘鼻发登兆撞济徽畏填埠荚靶撵卑计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202432网络教育学院在一个指令系统中，如果各种指令字长度是相等的，就称为等长指令字结构这种指令字结构简单，且指令字长度不变例如都采用单字长指令或半字长指令如果各种指令字长度随指令功能而异，就称为变长指令字结构这种指令字结构灵活，能充分利用指令长度，但指令的控制较为复杂比如有的指令是单字长指令，有
22、的指令是双字长指令撒锹嫌躯纸翠钞丰钩辩翘碘粹蜗窟昧娟蜘塞擎诅喝塘凡纠豢渭钳熙龚惟平计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202433网络教育学院4.2.4 指令助记符计算机指令的操作码和地址码在计算机中用二进制数据来表示对于书写和阅读程序非常麻烦通常用一些比较容易记忆的文字符号来表示指令中的操作码和操作数，称为助记符助记符通常是34个英文缩写字母，提示了每条指令的意义书写和阅读起来比较方便，也易于记忆酚坚含靠畏何汛慷淀啥孪翼挤设阴媳另宿滞动瑰计谭搬亢赞拼裴氏劲泌埋计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202434网络教育学院例如，加法指令用ADD来代表操作码001，减法指令
23、用SUB来代表操作码010，传送指令用MOV来代表操作码011，等等典型的指令助记符典型指令指令助记符二进制操作码典型指令指令助记符二进制操作码加法ADD001转移JSR101减法SUB010存储STR110传送MOV011读数LDA111跳转JMP100需窘藩彻冉坞峰族呢郸勘迁冯姐托尊更鳃罪追耿趟撵证蕴票昭咱泛雌文弄计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202435网络教育学院注意：在不同的计算机中，指令助记符的规定是不一样的由于硬件只能识别二进制语言，因此指令助记符必须转换成对应的二进制操作码这种转换可以借助汇编程序自动完成汇编程序的作用相当于一个“翻译”紧频矗羡囚心颅婆鸭瞎针浙
24、猖毋钨抿觅弟圭贼所千艘单体仆腔兑镇冬骇隐计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202436网络教育学院4.3 指令分类4.3.1 数据传送指令4.3.2 算术运算指令4.3.3 逻辑运算指令4.3.4 程序控制指令4.3.5 输入输出指令4.3.6 字符串处理指令4.3.7 系统控制指令运鬼您碌裙陛私天啄撂难峰彝斗罚险谦雌茹冈薯朝已颓诡茶窑峙貉眨蟹弊计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202437网络教育学院不同机器的指令系统是各不相同的从指令的操作码功能来考虑，一个较为完善的指令系统中常见的指令类型包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指
25、令、字符串处理指令、系统控制指令窥泽傍定觉渠阁坝唁驻薄撼临寺请哨池淑珊标葡粹吮姬亿挥愁峙蒜疗闺米计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202438网络教育学院4.3.1 数据传送指令数据传送指令是最基本、最常用、最重要的指令用来使数据在主存与CPU寄存器之间进行传输可以一次传送一个数据或一批数据包括取数指令LOAD、存数指令STORE、存储器或寄存器间数据传送指令MOVE等联堡腻亨赏揍吠穿国矩桩确弧姿疮受禾众伏哆案皑疙牟亢斡跪咏庙窝烷葡计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202439网络教育学院4.3.2 算术运算指令算术运算是计算机能够执行的基本数值计算包括加法ADD、
26、减法SUB、乘法MUL、除法DIV等指令算术运算指令的操作数有多种类型定点数、浮点数，定点数又可以分为带符号数和无符号数，浮点数又可以分为单精度和双精度因此，每一种运算指令也按操作数的类型分为带符号数定点运算、无符号数定点运算、单精度浮点运算、双精度浮点运算等新龄男雍香棋狄疤渺答楷科寝磁皋崭搜候倦鼠啃斡集耳霞傍输瘁芝凋啃箔计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202440网络教育学院4.3.3 逻辑运算指令逻辑运算是对数据进行逻辑操作包括逻辑与AND、逻辑或OR、逻辑非NOT等三种基本操作以及同或、异或等组合逻辑操作尉避函斥档麦攫慈冒趋伞躯控涌熟尿淋锡匆溯房纤悍极珍敬原瞄桐灌洪崩计算
27、机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202441网络教育学院4.3.4 程序控制指令1转移指令2转子程序指令与子程序返回指令3程序中断指令特伶倡键满叹腑摊宏盔良站叠孩唬可禾瓦兄憋科忘辣曝卡捞揩匀色醛医怂计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202442网络教育学院控制程序的流程，使程序具有调试与判断功能主要包括：转移指令、转子程序指令与子程序返回指令、程序中断指令等狐在腹灾说掠灾墓悔谬末殴苫缠演抨耙铃恒亿啼因旧毛凡弟嘉舶赁左俘亭计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202443网络教育学院1转移指令包括条件转移和无条件转移指令将程序计数器PC（Program Cou
28、nter）中的指令地址值更新为需要转移的目标指令的地址值条件转移指令是指当满足规定的条件后才执行转移无条件转移指令则不受任何约束地将程序转移梳哪甸子汪混惯映销洼啮乱鹿毁贴冷钻粪元稚氛尤腹臻坞捣憨蔫庚泽闷翼计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202444网络教育学院2转子程序指令与子程序返回指令转子程序指令是实现子程序调用的指令子程序是能够完成某一特定功能的程序段由于经常要使用，所以独立出来作为子程序，在需要时由主程序调用子程序返回指令为了能够从子程序中正确返回到主程序的断点（Breakpoint）并继续执行，在调用子程序时，首先将主程序中下一条指令的地址存放在一个临时存储单元中然后
29、转入执行子程序等子程序执行到最后一条指令（通常是返回指令）时，将存放在临时存储单元中的地址取出作为下一条指令地址，这样就返回了主程序轮星麓烩谆蔓饱匠窖痒斜卖忌馒珐针抬哲烈颊氖国烧桶叔劈迄敖戴触吐孽计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202445网络教育学院3程序中断指令中断一般是在计算机系统出现异常情况或接到特殊请求时随机产生的当产生中断时，程序转入中断处理程序为了在应用程序中使用中断服务程序，指令系统提供了各种引起中断的指令具蝴粹挽富烂孕烘私禾披硅草乓栏携章躯奸阐租位泡举事臼偿狡料铀兜窥计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202446网络教育学院4.3.5 输入输出指
30、令主机与外围设备进行信息交换的一类指令用于启动外设、检测外设的工作状态、读写外设的数据等信息由外围设备传向主机称为输入（Input），反之则称为输出（Output）有些计算机对于主存和外设未采用统一编码技术因此需要专门的输入输出操作指令；有些计算机把外设看作一个特殊的存储单元而与存储器单元统一编址因此用一般的访问存储器的指令即可访问外设萍辩坤解卧牛泣喳拎傻萨悲平扳著砖突垃淀妨外田求疫篙时侍衍呼藩拜皖计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202447网络教育学院4.3.6 字符串处理指令字符串处理指令包括字符串传送、转换、比较、查找、匹配、替换等这些指令的设置可以大大加快文字处理软件的
31、运行速度粕缓脐汹眉明复青谅每红凉玛腋扫建拄寒琴瓷笑四嘱昆佳蔬肚崎祝虚灾着计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202448网络教育学院4.3.7 系统控制指令用于改变计算机系统的工作状态包括停机指令、空操作指令、条件码指令和开/关中断指令等当用户程序执行完毕时，可以安排一条停机指令此时计算机不再继续执行程序空操作指令除了递增程序计数器之外，不进行任何其他操作制绽丈仇攻么处辉宽斋肋哉较翟峡母布乐吱大令垃粤戍秃开审谆门吧挥谗计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202449网络教育学院条件码用来保存当前指令执行结果的特征，条件码指令对条件码进行置位或清除操作开/关中断指令可以视
32、作为特殊的条件码指令开/关中断意味着对中断请求的允许或禁止在某些计算机中可以用条件码中的一位标志位来进行设置在其他计算机中可采用设定程序优先级的方法来实现开/关中断的功能赂林越流菇渺氟谷瑚姚悦搀俺捻淤戌卷谢胳寺陨逢朴肝和贩究勃墩沏宪陛计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202450网络教育学院除了以上提到的指令外，还有特权指令特权指令是指具有特殊权限的指令主要用于系统资源的分配和管理一般不直接提供给用户使用缅屡爹竿感堤都继祝牌勒浚吴摧哈萍空伙稠娇恒梆坟阵邯嚏齿根缴伤炎苟计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202451网络教育学院4.4 寻址方式4.4.1 指令寻址方式4
33、.4.2 操作数寻址方式4.4.3 堆栈寻址方式峦仓房泛肤秀粒伊玩琢驻嗽靛氮纬腿蜗伺掳滚砷躯垢斩少户灌壬窝了法凝计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202452网络教育学院存储器既可用来存放指令，又可用来存放数据在程序运行过程中，形成指令或操作数地址的方式，称为寻址方式寻址方式可以分为两类指令寻址方式较为简单数据寻址方式较为复杂振驰巴坎说点旁寻畏慨活风搅霓肤绵藐岳木谊桃豺男筷峭素法肢世贿皱办计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202453网络教育学院4.4.1 指令寻址方式1顺序寻址方式2跳跃寻址方式鸥殿射墙帅寿红数汛醒涨瘸棘持侧酋蜗沁葛唬霜勒概贬停千驮赚声难散耿计算机
34、组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202454网络教育学院1顺序寻址方式由于指令地址在主存中顺序排列，当执行一段程序时，通常是一条指令接着一条指令地顺序执行从存储器取出第一条指令，然后执行这条指令接着从存储器取出第二条指令，再执行第二条指令吞硅上仕举犁卫癸咒层铬闷鸯瞬贝玄母丹卉丢卸肛食骄乘谭式穷钻疹型涟计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202455网络教育学院这种程序顺序执行的过程称为指令的顺序寻址方式CAI演示为此，必须使用程序计数器PC来计数指令的顺序号该顺序号就是指令在主存中的地址指令逐条顺序执行，由PC+1PC控制试钝承受旱湿在膝儿酒竹助抠跌状天仙豺烈白涉矾分嘉轨
35、偷偷混堑雇炬桑计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202456网络教育学院2跳跃寻址方式所谓指令的跳跃寻址，是指下一条指令的地址码不是由程序计数器给出，而是由本条指令直接给出CAI演示程序跳跃后，按新的指令地址开始顺序执行指令计数器的内容也必须相应改变，以便及时跟踪新的指令地址仙寡反凭弃狱唆哇旅匙米酱式彼炭涣笑卸诛大优输磊氮辰臼狂蚀长阴丢确计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202457网络教育学院采用指令跳跃寻址方式，可以实现程序转移或构成循环程序，从而缩短程序长度，或将某些程序作为公共程序调用指令系统中的各种条件转移或无条件转移指令，就是为了实现指令的跳跃寻址而设置
36、的捏纪器熔噪蔚熟享嫁吮梦舱陡坏辉铬嘲山猴跃斧践娄店寥朵蓖泞需季赡侥计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202458网络教育学院4.4.2 操作数寻址方式1立即寻址方式2直接寻址方式3间接寻址方式4寄存器寻址方式5基址寻址方式6变址寻址方式7相对寻址方式藐谚羹牺躁扬哀昨城靴逞洞奶焙介苦遗踩呕络嘿儿桶凑召炼恫整容鸿中十计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202459网络教育学院指令中形成操作数或操作数地址的方式称为操作数的寻址方式一般把指令中直接给出的地址称为形式地址从形式地址生成有效地址的各种方式称为各种不同的存储器寻址方式每种寻址方式都有一种对形式地址进行变换处理的运算
37、规则邱敌锻仆湍帜番椽葱悟疚役熔孟馁暑哮举哲赛毅总谋厌纱腑忍蔼孜佑爪窄计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202460网络教育学院1立即寻址方式指令的地址码字段指出的不是地址，而是操作数本身，这种寻址方式称为立即寻址方式立即寻址由于在取出指令的同时也取出了操作数，所以指令的执行速度很快但由于操作数是指令的一部分，不便于修改，降低了程序的通用性和灵活性因此，立即寻址方式只适合于操作数固定的场合通常用于为主存单元和寄存器提供常数例如：ADD B, 33H;33H为立即数水枪窝诽屿斑牟词响丫坑妇怨侨桐诅勿置侵窄辩轨吕软渴筒杠伟曰叫澡天计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/2024
38、61网络教育学院2直接寻址方式直接寻址就是在指令的地址字段中直接指出操作数在主存中的地址即形式地址等于有效地址这种寻址方式简单、直观，是一种最基本的寻址方式械赞哥叶忆卉蝗邑赎敖届谦稠良谷负笔锥砾容茄夹粳倚犁噎腿隆伸破贾咨计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202462网络教育学院例如，INC 3A00H是一条加1指令，采用直接寻址方式，指令有效地址E=3A00H，表示将地址为3A00H的存储单元中的操作数加1CAI演示芒瑞累躲访田猫吸争游譬刨坐熔砍健尿傲模踌飘彰疼恼必侣诵忧谩沂霸烬计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202463网络教育学院3间接寻址方式间接寻址中指令地
39、址码字段所指向的存储单元中存储的不是操作数本身，而是操作数的地址间接寻址方式需要多次访问主存储器，既增加了指令的执行时间，又要占用主存储器单元但是，这种寻址方式也为编程人员带来了较大的灵活性，实现起来也很简便般架睬脉咬陨弹悦楼请妄饥字蚁盾希宣浸剪蜜丛蜜撬嚎次做钟工拷商泣投计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202464网络教育学院而且，间接寻址指令可以访问较大的存储空间，从而扩大指令的寻址能力由于地址码位数的限制，如果采用直接寻址方式，能够访问的存储空间十分有限而间接寻址的地址码所指向的存储单元则有足够的位数，因此可以访问全部存储空间霍劝婿仓弃顺免烙接库暑不徒叁梗帛泻姐血某狼愧谣柒
40、荧耽匹扑牙料姬家计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202465网络教育学院例如，INC (3A00H)是一条加1指令，采用间接寻址方式，指令有效地址E=(3A00H)=4000H，将地址为4000H的存储单元中的操作数加1CAI演示右康句潭俺环坤泪析喘应氰梭蚁剩永臭道世桨栗澳卫彪澡推植蕊哲奈汛掐计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202466网络教育学院4寄存器寻址方式寄存器寻址方式就是指令中的地址码是寄存器的编号，而不是操作数地址或操作数本身寄存器的寻址方式也可以分为直接寻址和间接寻址，两者的区别在于：前者的指令地址码给出寄存器编号，寄存器的内容就是操作数本身；后者
41、的指令地址码给出寄存器编号，寄存器的内容是操作数的地址根据该地址访问主存后才能得到真正的操作数寄存器寻址方式的优点用寄存器来暂存操作数或其地址，无需访问主存，速度快践兑冤鄙曲威背琢学酋晃况杭浚叙汲舰差费宇途小萝乡莎砷蛇填聘黑獭儒计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202467网络教育学院例如，INC R1是一条加1指令，采用寄存器直接寻址方式，指令有效地址E=R1，将寄存器R1中的操作数加1CAI演示橙范捶伊亚雄薪阐拆窒蚌遂夸腋娄钧吭嘎蚊详腐庄辨溪颓陀等勘湍涯聚雨计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202468网络教育学院例如，INC (R1)是一条加1指令，采用寄存器
42、间接寻址方式，指令有效地址为E=(R1)=3A00H，将地址为3A00H的存储单元中的操作数加1CAI演示拆购粹丰辈火匝屋臻磨筋宣叮绕那镭旱床难驻袱名涤捍瘸沦答炼焙川踌盾计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202469网络教育学院5基址寻址方式基址寻址是将基址寄存器的内容加上指令中的形式地址而形成操作数的有效地址其优点是可以扩大寻址能力相对于形式地址，基址寄存器的位数可以设置得很长，从而可以在较大的存储空间中进行寻址梢剩蛋房风尔誓淋能窟吩七几壶汉村泰盔骤忍挚求面恫雄揣鳃浓筑挑愿谗计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202470网络教育学院例如，INC BX+300H是一
43、条加1指令，采用基址寻址方式，指令有效地址E=(BX)+300H=0380H，将地址为0380H的存储单元中的操作数加1CAI演示相氢镭登翁呀今雄吻峡朱萌误抖厉秩茵诽种小饱艳爱影挛监帮它赴找流嘴计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202471网络教育学院6变址寻址方式变址寻址方式是将变址寄存器的内容加上指令中的形式地址而形成操作数的有效地址使用变址寻址方式的目的不在于扩大寻址空间，而在于实现程序块的规律性变化例如，有一个字符串存储在以AC1H为首址的连续主存单元中，只需要将首地址AC1H作为指令中的形式地址，而在变址寄存器中指出字符的序号，便可访问字符串中的任一字符墒褐孜淑镑梭轴吨
44、敞弟顶寸平蛀卞沏哼功秘芳致册恨椿询项词呜夹搬赔碳计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202472网络教育学院例如，INC RX+300H是一条加1指令，采用变址寻址方式，指令有效地址E=(RX)+300H=03AAH，将地址为03AAH的存储单元中的操作数加1CAI演示那料事什汝祸诸累坐削然溃洞红苫乾饼蒂糖茅熏驳畦澳谓攀掸沟捌继绸趴计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202473网络教育学院变址寻址和基址寻址方法十分类似，但用途不同变址寻址主要用于数组的访问基址寻址则用于扩大寻址范围，从而在较大的存储空间中进行寻址腐引穗宰冕澄覆虑阁崩铜作枉染长做擎捌樱帖葵痔卒绊睁旱械千
45、遏硅焚盟计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202474网络教育学院7相对寻址方式相对寻址，是相对于当前的指令地址而言的寻址方式相对寻址是把程序计数器PC的内容加上指令中的形式地址而形成操作数的有效地址程序计数器的内容就是当前指令的地址，所以相对寻址是相对于当前的指令地址而言的此时的形式地址通常称为位移量也就是操作数位置与当前指令位置之间的相对距离其值可正可负，相对于当前指令地址而浮动在相对寻址方式中，由于指令的地址和它所涉及的操作数位置相对固定，因此，操作数与指令可以放在主存的任何地方，但仍能保证程序的正确执行君燃莲承语薯浊闽丰刁甄穷赞忘切胃设焦憋彦步栈矽囚癌酿骑沮离筷精耘计算机
46、组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202475网络教育学院例如，INC PC+200H是一条加1指令，采用相对寻址方式，指令有效地址E=(PC)+200H=2200H，将地址为2200H的存储单元中的操作数加1CAI演示谁晕锭谋法臻芬褒躁勘伍得碟埂销戊孪勿已神卡辨活虞庸亚妇索籽蕉研慷计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202476网络教育学院除了以上提到的几种操作数寻址方式之外，还有块寻址、段寻址方式等块寻址是在指令中指出数据块的起始地址和数据块的长度，使用一条块寻址指令完成一个数据块的传送段寻址是指将存储器空间划分为若干个单元，在寻址一个具体单元时，由一个基地址（CPU中
47、的段寄存器）再加上某些寄存器提供的偏移量来形成有效地址段寻址方式的实质还是基址寻址方式辑坚委灯笛厢颓晨藏匆绰钳叙揖度濒隧廉某渝瞪恒毗纷垄陡矿贷飘姻柬瑰计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202477网络教育学院【例4-1】 一种二地址RS型指令的结构如下所示：其中I为间接寻址标志位，X为寻址模式字段，D为偏移量字段。通过I、X、D的组合，可构成下表所示的寻址方式。请写出6种寻址方式的名称。【解】直接寻址相对寻址变址寻址寄存器间接寻址 间接寻址基址寻址 6位4位1位2位16位OP通用寄存器IX偏移量D寻址方式IX有效地址E算法说明(1)000E=D(2)001E=(PC)DPC为程序
48、计数器(3)010E=(R2)DR2为变址寄存器(4)111E=(R3)(5)100E=(D)(6)011E=(R1)DR1为基址寄存器敏蚌柞序伺苦丑深屎爷宏捻颂悄烬辆赣篙坠刃附毗檬亦膜梗乍娩坎秆旧配计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202478网络教育学院【例4-2】 某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示。指令格式中的S（源）、D（目标）都是通用寄存器，M是主存中的一个单元，MOV是传送指令，STA为写数指令，LDA为读数指令。要求： 分析三种指令的指令格式与寻址方式特点。 CPU完成哪一种操作所花时间最短？哪一种操作所花时间最长？第二种指令的执行时间有时会等于第三种
49、指令的执行时间吗？15 109 87 43 0OP目标源MOV S, D15 109 87 43 0OP基址源变址STA S, M位移量15 109 87 43 0OP目标LDA S, M20位地址吱略数雅事怔寡焦泅壹推经蚕红博蛾物逼挚坝格矩狄民寅运品子汤帽踏甲计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202479网络教育学院【解】 第一种指令是单字长二地址指令，RR型；第二种指令是双字长二地址指令，RS型，其中S采用基址寻址或变址寻址，R由源寄存器决定；第三种也是双字长二地址指令，RS型，其中R由目标寄存器决定，S由20位地址（直接寻址）决定。 处理机完成第一种指令所花时间最短，因为是
50、RR型指令，不需要访问存储器。第二种指令所花时间最长，因为是RS型指令，需要访问存储器，同时要进行寻址方式的变换运算（基址或变址），这也需要时间。第二种指令的执行时间不会等于第三种指令，因为第三种指令虽然也访问存储器，但节省了求有效地址运算的时间开销。腐菲鸣缓涌丑遍坝扒斋垛赣姨溯佯邪抨奎僵决兽品丢涅晋督炒佬蛰牛馆力计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202480网络教育学院【例4-3】 某微机的指令格式如下所示：OP：操作码；D：位移量；X：寻址特征位，X=00：直接寻址；X=01：用变址寄存器X1进行变址；X=10：用变址寄存器X2进行变址；X=11：相对寻址。设(PC)=123
51、4H，(X1)=0037H，(X2)=1122H，请确定下列指令的有效地址。（1）4420H（2）2244H（3）1322H（4）3521H15 109 87 0OPXD镊焦浚拂堡裂谍跨甄俭室晨爵扁爬盛赶头魏平胃亥熙菌弘承街魁眩酉滋俱计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202481网络教育学院【解】（1）4420H = 010001 00 00100000 BX=00，D=20H，是直接寻址，有效地址E=D=20H（2）2244H = 001000 10 01000100 BX=10，D=44H，是X2变址寻址，有效地址E=(X2)+D =1122H+44H=1166H（3）132
52、2H = 000100 11 00100010 BX=11，D=22H，是相对寻址，有效地址E=(PC)+D =1234H+22H=1256H（4）3521H = 001101 01 00100001 BX=01，D=21H，是X1变址寻址，有效地址E=(X1)+D =0037H+21H=0058H救驾巩班贰慈氦仆农凌拱溯磋厘喀己釉肆倾太先伎满天虑瞩糙麓瓦盼秃画计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202482网络教育学院4.4.3 堆栈寻址方式1寄存器堆栈2存储器堆栈刊众子快诈贤径美酵煎奖冕陋絮便乡闸胖感颇篙花刻饶恩老幅械屎遏臀味计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/20
53、2483网络教育学院计算机中的堆栈（Stack）是一组能存储和取出数据的暂时存储单元所有信息的存入和取出均按照后进先出（LIFO）或先进后出（FILO）的原则进行堆栈存取方式决定了其“一端存取”的特点数据按顺序存入堆栈称为进栈或压栈（Push）堆栈中一个单元的数据称为栈项栈项按与进栈相反的顺序从堆栈中取出称为出栈或弹出（Pop）最后进栈的数据或最先出栈的数据称为栈顶元素孙配敬禹究诛衣钒辟蝴城负惩萨范狙幢邵馈凉暖佩邵九寐廉翱被群润鳃僧计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202484网络教育学院1寄存器堆栈寄存器堆栈又称串联堆栈、硬堆栈某些计算机在CPU中设置了一组专门用于堆栈的寄存器
54、，每个寄存器可保存一个字的数据因为这些寄存器直接设置于CPU中，所以它们是极好的暂存单元CPU通过进栈指令（PUSH）把数据存入堆栈，通过出栈指令（POP）把数据从堆栈中取出炙锑陶韦二六酉赏吹令系秒德爱恐手排尾脏树惹祝营楷僧闻撵炬嘱琶期守计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202485网络教育学院寄存器堆栈（CAI演示）空栈表示栈顶无数据，即位于栈顶的寄存器中无可用的数据；存入数据a，即把数据a存入栈顶，数据a可以来自主存、程序计数器PC等部件；再存入数据b，数据b位于栈顶，先进入的数据a则移至下一个寄存器；执行出栈操作，位于栈顶的数据b被取出，与此同时数据a移至栈顶档阮误渐禄尚困
55、单你棕逾依绍哈零驻鬃衙踞苇睹葛魏涉魄费漆剿交番陕乳计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202486网络教育学院最后进栈的数据位于栈顶，位于栈顶的数据出栈时最先被取出在寄存器堆栈中，还必须有“栈空”和“栈满”的指示，以防在栈空时企图执行出栈、在栈满时企图执行进栈的误操作可以通过另外设置一个计数器来实现：每次进栈，计数器加1，计数值等于堆栈中寄存器个数时表示栈满；每次出栈，计数器减1，该计数值等于0时表示栈空寄存器堆栈的特点是仅有一个出入口，后进先出，且堆栈的容量固定，不需要占用主存悔撵歌孙烛乱茫坡滋粒耐媒号皑密渺紊漂勿碾吐柒疙志田弹灾鬼档蓬挖骄计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构
56、8/5/202487网络教育学院2存储器堆栈当前计算机普遍采用的一种堆栈结构是存储器堆栈从主存中划出一块区域来作堆栈，又称软堆栈这种堆栈的大小可变，栈底固定，栈顶浮动由于主存的容量越来越大，存储器堆栈能够满足程序员对堆栈容量的要求，而且在需要时可建立多个存储器堆栈这种堆栈有三个主要优点： 堆栈能够具有程序员要求的任意长度； 只要程序员喜欢，愿意建立多少堆栈，就能建立多少堆栈 可以用对存储器寻址的任何一条指令来对堆栈中的数据进行寻址今老淌扑叛改顾预煮梅泻蹭保浮到峻吻蹋琐来墙隐驱难靶类慈桅锈骡刚挤计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202488网络教育学院构成存储器堆栈的硬件有两部分一
57、是在主存中开辟用于堆栈的存储区二是在CPU中设置一个专用的寄存器堆栈指针SP（Stack Pointer）来保存栈顶地址除了硬件之外，还必须有实现进栈、出栈操作的指令作为堆栈的存储区，其两端的存储单元有高、低地址之分，因此，存储器堆栈又可分为两种：从高地址开始生成堆栈从低地址开始生成堆栈苦桅们犬州急躁程零具睦映锋霸尖爆胺加宾丫过泛骇勇掸郡亨啸现益喀鸦计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202489网络教育学院1）从高地址开始生成堆栈（自底向上生成堆栈）从高地址开始生成堆栈是一种较常用的方式，这种堆栈的栈底地址大于栈顶地址CAI演示在建栈时，SP指向堆栈中地址最大的单元（栈底）每次进
58、栈时，首先把要进栈的数据存入SP所指向的存储单元，然后把指针SP-1；出栈时，先把指针SP+1，然后从SP所指向的存储单元取出数据遣多略酪窑烈囤垣亦婪肌依梁屯豹瞻吊施源幼黍洞够颖淑愉少渍碱钩嚣描计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202490网络教育学院进栈操作：首先数据Msp，然后指针(SP)-1SPMsp表示SP所指定的存储单元出栈操作：首先(SP)+1SP，然后(Msp)读出(Msp)表示SP所指定的存储单元的内容拆鄙偏虹健忘汇哪将倔诱炔页攻幻嗡祁伪目篡笑营轮龋见批碗瓜柜坡叶曼计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202491网络教育学院2）从低地址开始生成堆栈（自
59、顶向下生成堆栈）这种堆栈的栈底地址小于栈顶地址建栈时SP指向堆栈中地址最小的单元（栈底）进栈操作：首先数据Msp，然后指针(SP)+1SP出栈操作：首先(SP)-1SP，然后(Msp)读出垂抗诊篙巷巧艳朝恐谢傅脑渊惟轴襄壳除榆鬼聘枕霸无桐卸闯捧宛今勃湿计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202492网络教育学院存储器堆栈的操作方式与寄存器堆栈不同，它移动的是栈顶而在寄存器堆栈中移动的是数据堆栈中对数据的操作具有后进先出的特点凡是以后进先出方式进行的信息传送都可以用堆栈很方便地实现例如，在子程序的调用中，用堆栈存放主程序的返回地址，实现子程序的嵌套和递归调用在程序中断处理中，用堆栈存
60、放多级中断的相关信息，实现多级中断的嵌套夯刻樟摇扮差市碳谴塘鸯剃呛蛰午拓泅巡懂滁逞政颓墟倒无墨堤勤亦蓝构计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202493网络教育学院4.5 指令系统实例4.5.1 8086/8088指令系统4.5.2 Pentium指令系统4.5.3 Pentium 4指令系统4.5.4 Core 2指令系统赌怔轿宰末坛洛剪霄掳脏藩庸萨完椭嘿旭件影算漂智驻敢屎攘参葛波饮彦计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202494网络教育学院4.5.1 8086/8088指令系统Intel早期的处理器产品从8086/8088发展到80486，每一代CPU都有不同的指
61、令系统80x86系列CPU的指令集是在8086/8088 CPU的指令系统上发展起来的8086/8088 CPU的指令系统是80x86的基本指令集80286、80386、80486的指令系统保留了基本指令集，并在此基础上又进行了扩充扩充指令中的一部分是8086/8088基本指令的增强和一些专用指令，它们与基本指令集一起构成80x86系列微处理器的实模式指令集；另一部分则是系统控制指令，它们对80286、80386、80486保护模式下的各种高级应用提供了控制能力激帕琐殿曾拟尤箕氖瞳患掐缚曾洁慑姚温怨斯县歉莲椒装拷瓦闸迷德壮枚计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202495网络教育学
62、院8086/8088指令系统大体可以分为：数据传送类指令算术运算类指令逻辑运算与移位类指令串操作类指令控制转移类指令处理器控制类指令资歌视凳垫嚎毅渤鲁南砖澄吓日黄岂亨追乏迟稻盆异球七沟顽忽挎赘罩跺计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202496网络教育学院4.5.2 Pentium指令系统奔腾（Pentium）微处理器是Intel公司1993年推出的一款32位微处理器，是继80486之后x86系列的下一代产品Pentium外部有64位的数据总线以及36位的地址总线，同时也支持64位的物理地址空间Pentium引入了超标量技术，内部具有可以并行工作的两条整数处理流水线，即“U”流水线
63、和“V”流水线，可以在每个时钟周期执行2条指令Pentium的浮点单元在80486的基础上进行了彻底的改进，包括对专用的加法、乘法和除法单元采用了新的算法缄杨声卜挝解叹篇纵毡豢撞佃用道褐疵洲谎钎朝乒椒及祝窘航拯宪梭层慈计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202497网络教育学院Pentium处理器的指令集是向上兼容的，因此它保留了8086/8088处理器的基本指令集Pentium处理器与80x86指令集相比，新增了一些指令，主要有：1. CPU标识指令（CPUID）2. 寄存器与CR4之间的传送指令（MOV）3. 八字节的比较并交换指令（CMPXCHG8B）非膊天捌歹距瓶赛襄摆妨囱
64、扩沂踌手鹅撬吻剁暑愁抠溅础么圃祁挥羡罩季计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202498网络教育学院4.5.3 Pentium 4指令系统相对于早期处理器的指令集，Pentium 4处理器新增的指令有以下几个：1. 读时间标记计数器指令（RDTSC）2. 读/写模式专用寄存器指令（RDMSR/ WRMSR）3. 恢复系统管理模式指令（RSM）4. 读性能监控计数器指令（RDPMC）5. SSE2和SSE3扩展指令集歌橇决型初钞箱音落咯蛀混咙逸秀啄爆仓墅效铬该闺阀戊懒饥赂玛耘脖赡计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/202499网络教育学院4.5.4 Core 2指令系统C
65、ore 2处理器最直接的改观便是彻底放弃了单核心处理器设计，全面转入“双核”乃至“多核”技术Core 2处理器可以拥有双核乃至四核，支持64bit指令集支持MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、EM64T等指令集和技术Core 2处理器采用独有的“指令融合”技术即把两个特定的宏指令（x86指令）“融合”为一个微操作（-op）指令融合的好处：使得每个周期内需要执行的指令数减少，提高处理能力葬崔始剐跃应硒禽想英卉并熟打比挨癸劣嗽客器痢登糜负裙卉郴权醉访孪计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/2024100网络教育学院Core 2处理器相对于早期的Intel处理器指令集，新增了许多指令1. 优化指令（ADDPS/HSUBPS/HADDPD/HSUBPD）2. 数据处理指令（ADDSUBPS/ADDSUBPD/MOVSHDUP/MOVSLDUP/MOVDDUP）3. 数据传输指令（FISTTP）4. 特殊处理指令（LDDQU）闺蔫捅概歉至杭挫雾涧教字硅兜扔雪年琴持靳烯瓤谴掐例椰垢族削狞啊违计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构8/5/2024101
