文檔介紹：

第五章 指令系統(tǒng)

5.9 IBM大型機(jī)指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介

5.1 指令系統(tǒng)概述

5.2 指令格式

5.3 數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放格式

5.4 指令的尋址方式(編碼方式)

5.5 指令的類型

5.6 指令系統(tǒng)的兼容性

5.7 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(RISC)

5.8 Pentium微處理器指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)組成原理課件05指令系統(tǒng)

2021/6/28

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5.1 指令系統(tǒng)概述

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的軟件有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩種。

系統(tǒng)軟件對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度、管理、監(jiān)視、服務(wù)，為用戶提供使用方便，擴(kuò)大機(jī)器功能，提高機(jī)器使用效率。

應(yīng)用軟件是用戶針對(duì)某種領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用需求而開發(fā)的軟件。 許多通用商品化的應(yīng)用軟件現(xiàn)已成為系統(tǒng)軟件,如Word等。

前述所有各種軟件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)就是計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。

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名詞解釋：

指令：命令計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行某種基本操作的二進(jìn)制代碼串,也叫機(jī)器語(yǔ)言代碼。每條指令可以完成一個(gè)獨(dú)立的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算操作。

從計(jì)算機(jī)組成的層次結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)的指令有微指令、機(jī)器指令和宏指令。微指令是微程序級(jí)的命令，它屬于硬件；宏指令是由若干條機(jī)器指令組成的軟件指令，它屬于軟件；而機(jī)器指令則介于微指令與宏指令之間。

指令系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)能直接理解與執(zhí)行的全部指令的集合稱為該機(jī)的指令系統(tǒng)，也叫機(jī)器語(yǔ)言。指令系統(tǒng)是進(jìn)行計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)和編制程序的基本依據(jù)。它直接說(shuō)明了這臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能.不同類型CPU的指令系統(tǒng)是不能混用與兼容的，但同一系列的CPU一般升級(jí)后指令都有擴(kuò)充，并可兼容。

復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(CISC)和精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(RISC)

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計(jì)算機(jī)的性能與它所設(shè)置的指令系統(tǒng)有很大的關(guān)系，而指令系統(tǒng)的設(shè)置又與機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。通常性能較好的計(jì)算機(jī)都設(shè)有功能齊全、通用性強(qiáng)、指令豐富的指令系統(tǒng)，但這需要復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)支持。

系列(Series)計(jì)算機(jī)是指基本指令系統(tǒng)相同，基本體系結(jié)構(gòu)相同的一系列計(jì)算機(jī)。一個(gè)系列往往有多種型號(hào)，各型號(hào)的基本結(jié)構(gòu)相同。但由于推出的時(shí)間不同，所采用的器件也不同，因此在結(jié)構(gòu)和性能有很大差異。系列機(jī)能解決軟件兼容問(wèn)題的必要條件使該系列的各機(jī)種有共同的指令集，舊機(jī)種上運(yùn)行的各種軟件可以不加修改的在新機(jī)種上運(yùn)行。

本章從指令格式、地址結(jié)構(gòu)、尋址方式、指令類型等方面介紹。

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5.2.1 指令的結(jié)構(gòu)

指令字：代表指令的一組二進(jìn)制代碼信息；

指令長(zhǎng)度：指令字中二進(jìn)制代碼的位數(shù)。位數(shù)越多，所能表示的操作信息和地址信息也就越多，使指令功能豐富。但會(huì)占用存儲(chǔ)空間多，讀取指令的時(shí)間可能增加。

1、典型的指令格式

操作 碼 OP——指明操作性質(zhì)的命令碼，

提供指令的操作控制信息。

操作對(duì)象A——說(shuō)明操作數(shù)存放的地址，

有時(shí)則就是操作數(shù)本身。

5.2 指令格式

OP

A

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零地址指令

例如：NOP 、HLT，也叫無(wú)操作數(shù)指令

一地址指令

例如：遞增，移位，取反，INC AX，NOT BX

二地址指令

例：[A1]+[A2]→[A1]，[A2]為源地址，[A1]目的地址

三地址指令

例： [A1]+[A2]→[A3]，其中[A1]、[A2]為源地址，[A3]為目的地址，操作后源地址內(nèi)容不變僅被拷貝

多地址指令：用于實(shí)現(xiàn)成批數(shù)據(jù)處理。

OP

OP A

OP A1 A2

OP A1 A2 A3

2、指令格式的五種類型

——根據(jù)操作對(duì)象地址長(zhǎng)度的不同而劃分。

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3、指令操作碼的編碼格式

指令操作碼的位數(shù)限制指令系統(tǒng)中完成操作的指令條數(shù)。

固定格式操作碼

操作碼長(zhǎng)度固定，一般集中于指令字的前一個(gè)字段中。若操作碼長(zhǎng)度為K為，則它最多只能有2K條不同指令。在字長(zhǎng)較長(zhǎng)的大中型以及超級(jí)小型機(jī)上廣泛使用。

優(yōu)點(diǎn)：有利于簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，減少譯碼時(shí)間

可變格式操作碼

通常在指令字中用一個(gè)固定長(zhǎng)度的字段來(lái)表示基本的操作碼，而對(duì)于一部分少地址指令則把它們的操作碼擴(kuò)充到該指令的地址字段，即操作碼長(zhǎng)度可以改變。

這種方法在不增加指令字長(zhǎng)度的情況下可表示更多的指令，但增加了譯碼和分析難度，需更多硬件支持。微機(jī)中常使用此方式。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机指令系统课件,计算机组成原理课件05指令系统.ppt的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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