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1、指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,4.4 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,思考問題： 如何獲取本指令中指定的操作數(shù)？ 如何獲得下一條指令的地址？ 尋址 尋址方式是指CPU根據(jù)指令中給出的地址碼字段尋找相應(yīng)的操作對(duì)象的方式。 尋址包括兩類：指令尋址與操作數(shù)尋址,4.4 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,指令的尋址方式 順序方式 PC 跳躍方式,標(biāo)記黃色五星表示此處內(nèi)容可觀看教材配套的CAI動(dòng)畫,4.4 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,操作數(shù)的尋址方式 操作數(shù)通常放在哪兒呢？ 操作數(shù)的可能位置： 指令中； 寄存器； 主存儲(chǔ)器中； I/O設(shè)備的端口中,4.4 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,根據(jù)操作數(shù)放在不同的地方，從而派生各種不同的尋址方式，往往不同。

2、的計(jì)算機(jī)具有不同的尋址方式。 形成操作數(shù)有效地址的方法 eg： 如無變址、間址，形式地址(也叫偏移量)就是有效地址,操作碼 OP,變址 X,間址 I,形式地址 A,主要有：,相對(duì)尋址 基址尋址 變址尋址,相對(duì)尋址 基址尋址 變址尋址,段尋址,1、隱含尋址,指令中隱含著操作數(shù)的地址 Eg.如某些運(yùn)算(單地址碼的指令)，隱含了累加器AC作為源和目的寄存器 Eg.如8086匯編中的STC指令，設(shè)置標(biāo)志寄存器的C為1,2、立即尋址,立即尋址 立即數(shù)包含在指令中。 指令格式：,2、立即尋址,特點(diǎn)： 高速 操作數(shù)不能更改,缺靈活性 eg.程序中對(duì)學(xué)生分成5組，不能修改 操作數(shù)大小受限(為什么？) 常用于：。

3、 賦初值 定義常量,3、直接尋址,指令中地址碼字段給出的地址A就是操作數(shù)的有效地址EA(Effective Address)，即EAA，D=(A),3、直接尋址,特點(diǎn)： 簡(jiǎn)單快速，便于硬件實(shí)現(xiàn) 主存容量的增長(zhǎng)引發(fā)問題： 指令長(zhǎng)度不夠用,4、間接尋址,尋址過程：如圖 操作數(shù)的有效地址的計(jì)算公式為： EA(A) D=(A),4、間接尋址,特點(diǎn)： 地址在主存儲(chǔ)器中，可以被靈活的修改 形參實(shí)參，傳值、傳地址 操作靈活 兩次訪存增加時(shí)間耗費(fèi),5、寄存器尋址,操作數(shù)保存在寄存器中，即 EA=Ri D=(Ri),5、寄存器尋址,特點(diǎn)： (1) 快。比內(nèi)存訪問快 (2)寄存器數(shù)量少： 地址碼短 可用空間少,6。

4、、寄存器間接尋址,操作數(shù)放在主存儲(chǔ)器中， 而操作數(shù)的地址放在某一通用寄存器中 EA=(Ri) D=(Ri),6、寄存器間接尋址,這樣尋址有何優(yōu)勢(shì)： 間接尋址多次訪存，寄存器間接尋址減少訪存次數(shù) 指令中的地址短 使用較為廣泛,7、偏移尋址,直接尋址+寄存器間接尋址=偏移尋址 EA= (Ri) + A Ri可能是某個(gè)隱含寄存器,7、偏移尋址-相對(duì)尋址,由程序計(jì)數(shù)器PC提供基準(zhǔn)地址 指令地址碼=偏移量D EA(PC)D。,7、偏移尋址-相對(duì)尋址,特點(diǎn)： 程序模塊內(nèi)可使用相對(duì)地址 無需表明真實(shí)的內(nèi)存地址 增加靈活性,8、偏移尋址-基址尋址,約定基址寄存器Rb 指令地址碼給出偏移量D EA(Rb)D,8。

5、、偏移尋址-基址尋址,特征： 基準(zhǔn)地址出現(xiàn)在基址寄存器中 偏移量出現(xiàn)在指令中,9、偏移尋址-變址尋址,基準(zhǔn)地址出現(xiàn)在指令中 偏移量出現(xiàn)在寄存器Rx中 EAA(Rx),9、偏移尋址-變址尋址,應(yīng)用： 被廣泛采用 遇到需要頻繁修改操作數(shù)地址時(shí)，無須修改指令，只要修改Rx中的變址值就可以 數(shù)組、字符串的成批數(shù)據(jù)處理,10、段尋址方式,分段：1M主存 = 64K * 16= 216 * 24,段寄存器,16位左移四位,偏移量,16位,偏移量突破了段內(nèi)限制，自由度更高,11 堆棧尋址,隱含的堆棧指示器(可以是寄存器或者內(nèi)存空間) 進(jìn)棧加1，退棧減1,尋址方式舉例： Pentium,Pentium尋址方式。

6、,Power PC尋址方式,P129表4.9所示,例題：p129 例4,一種二地址RS型指令的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 其中，I為間接尋址標(biāo)志位，X為尋址模式字段，D為偏移量字段。通過I，X，D的組合可構(gòu)成多種尋址方式。 看教材P129表4.10所示的尋址方式。,OP,-,通用寄存器,I,X,偏移量D,6位 4位 1位 2位 16位,I表示是否間接尋址 I=1表示間接尋址 I=0表示非間接尋址 X尋址模式： 00直接尋址 01相對(duì)尋址 10變址尋址 11基址尋址,例題：,某16位機(jī)器所使用的指令格式和尋址方式如圖所示，該機(jī)有兩個(gè)20位基址寄存器，四個(gè)16位變址寄存器，十六個(gè)16位通用寄存器。指令匯編格。

7、式中的S(源)，D(目標(biāo))都是通用寄存器，M是主存中的一個(gè)單元。三種指令的操作碼分別是 MOV(OP)=(A)H， MOV是傳送指令， STO(OP)=(1B)H， STO為存數(shù)指令， LAD(OP)=(3C)H。 LAD為取數(shù)指令。,要求： (1)分析三種指令格式與尋址方式特點(diǎn)。,(2)CPU完成哪一種操作所花時(shí)間最短?哪一種操作所花時(shí)間最長(zhǎng)?第二種指令的執(zhí)行時(shí)間有時(shí)會(huì)等于第三種指令的執(zhí)行時(shí)間嗎? (3)下列情況下每個(gè)十六進(jìn)制指令字分別代表什么操作?其中如果有編碼不正確，如何改正才能成為合法指令? (F0F1)H (3CD2)H (2856)H (6FD6)H (1C2)H,解答： (1)第。

8、一種指令是單字長(zhǎng)二地址指令，RR型；第二種指令是雙字長(zhǎng)二地址指令，RS型，其中S采用基址尋址或變址尋址，R由源寄存器決定；第三種也是雙字長(zhǎng)二地址指令，RS型，R由目標(biāo)寄存器決定，S由20位地址(直接尋址)決定。,(2)處理機(jī)完成第一種指令所花的時(shí)間最短，因?yàn)镽R型指令，不需要訪問存儲(chǔ)器。第二種指令所花的時(shí)間最長(zhǎng)，因?yàn)镽S型指令，需要訪問存儲(chǔ)器。同時(shí)要進(jìn)行尋址方式的變換運(yùn)算(基址或變址)，這也需要時(shí)間。第二指令的執(zhí)行時(shí)間不會(huì)等于第三種指令，因?yàn)榈谌N指令雖然也訪問存儲(chǔ)器，但節(jié)省了求有效地址運(yùn)算的時(shí)間開銷。,(3)根據(jù)以知條件： MOV(OP)=00 1010， STA(OP) =01 1011，。

9、 LDA(OP) =11 1100， 將指令轉(zhuǎn)為二進(jìn)制序列比較： (F0F1)H (3CD2)H,1111 0000 1111 0001 0011 1100 1101 0010,LAD 15號(hào)寄存器 13CD2 把主存13CD2的內(nèi)存裝載到15號(hào)寄存器, (2856)H 0010 1000 0101 0110 代表MOV指令，編碼正確，含義是把5號(hào)源寄存器的內(nèi)容傳送至6目標(biāo)寄存器。 (6FD6)H是單字長(zhǎng)指令，一定是MOV指令，但編碼錯(cuò)誤， 0110 1111 1101 0110 可改正為0010 1011 1101 0110 (2BD6)H。, (1C2)H是單字長(zhǎng)指令，代表MOV指令，但編。

10、碼錯(cuò)誤， 0000 0001 1100 0010 可改正為 0010 1001 1100 0010 (29C2)H。,4.5 典型指令,指令分類與基本指令類型 數(shù)據(jù)傳送類指令 一般傳送指令： MOV AX，BX 數(shù)據(jù)交換指令： XCHG 堆棧操作指令： PUSH，POP 運(yùn)算類指令 算術(shù)運(yùn)算指令：加、減、乘、除以及加1、減1、比較 邏輯運(yùn)算指令： 移位指令,4.5 典型指令,程序控制類指令 程序控制類指令用于控制程序的執(zhí)行方向，并使程序具有測(cè)試、分析與判斷的能力。 輸入和輸出指令(有的機(jī)器沒有此類指令，因?yàn)橥庠O(shè)存儲(chǔ)器被統(tǒng)一編址)、字符串處理指令、特權(quán)指令、其他指令 字符串處理指令 特權(quán)指令、復(fù)。

11、位、測(cè)試指令等,4.5 典型指令,基本指令系統(tǒng) P132表4.11介紹 20%和80%規(guī)律：CISC中大約有20%的指令使用頻率高，占據(jù)了80%的處理機(jī)時(shí)間，而有80%的不常用指令只占用處理機(jī)的20%時(shí)間。,4.5 典型指令,VLSI技術(shù)發(fā)展引起的問題 VLSI工藝要求規(guī)整性，而大量復(fù)雜指令控制邏輯極其不規(guī)整，給VLSI工藝造成了很大的困難。 現(xiàn)在用微程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜指令與用簡(jiǎn)單指令組成的子程序相比，沒有多大的區(qū)別。因?yàn)楝F(xiàn)在控制存儲(chǔ)器和主存的速度差縮小。 CISC中，通過增強(qiáng)指令系統(tǒng)的功能，簡(jiǎn)化了軟件，增加了硬件的復(fù)雜程度。指令復(fù)雜了，指令的執(zhí)行時(shí)間必然加長(zhǎng)，從而使整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間反而增加，因而。

12、在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，軟硬件的功能分配必須恰當(dāng),4.5 典型指令,RISC特點(diǎn) 只定義簡(jiǎn)單、頻繁使用的指令 指令長(zhǎng)度固定 格式種類少 大部分指令可以單指令周期執(zhí)行 只有LOAD/STORE可以訪問存儲(chǔ)器 簡(jiǎn)單的尋址方式,本 章 小 結(jié),指令系統(tǒng)的地位 指令格式：功能、字長(zhǎng) 指令的尋址 操作數(shù)的尋址 指令的分類與實(shí)例,作業(yè),P137 3、4、8、9,課程學(xué)了一半了,隨堂小測(cè)驗(yàn)！,中期大酬賓,中期優(yōu)惠大酬賓： 不要998 不是98 只要68！ 你沒有看錯(cuò)， 真的只要你考68 ！ 核心知識(shí)的展示 關(guān)鍵考題的分析 真實(shí)考場(chǎng)的體驗(yàn) 答題不要錢 看書不計(jì)費(fèi) 真的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)考試哦！ 不要再猶豫了 馬上拿起筆。

13、和紙作答吧,1.單選題(6 5=30) (1)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)包括______。 A運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器 B 主機(jī)和實(shí)用程序 C配套的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng) D 外部設(shè)備和主機(jī) (2)已知y = + 0.10001，則 y補(bǔ)為______。 A. 1.10001 B. 0.01111 C. 1.01111 D. 0.10001 (3)根據(jù)傳送信息的種類不同，系統(tǒng)總線分為______。 A. 地址線和數(shù)據(jù)線 B. 地址線、數(shù)據(jù)線和控制線 C. 數(shù)據(jù)線和控制線 D. 地址線、數(shù)據(jù)線和響應(yīng)線 (4)在指令的地址字段中，直接給出操作數(shù)本身的尋址方式，稱為______。 A. 隱含尋址 B. 立即尋址 。

14、C. 寄存器尋址 D. 直接尋址 (5)一個(gè)組相聯(lián)Cache由64塊(行)組成，每組4塊(行)，主存儲(chǔ)器包含4K個(gè)塊，每塊128字，則主存地址格式中標(biāo)記字段的位數(shù)為_________位。 A7 B. 4 C. 8 D. 6,2.填空(6 5=30) (1)已知 X = 0.1101，Y = - 0.0110，則Y補(bǔ)為_____ ，X+Y補(bǔ)為___________，是否溢出_________。 (2)在Cache-主存層次中，常用的地址映射方法有_____________，全相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射三種。 (3)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器分為內(nèi)存和外存，在CPU執(zhí)行程序時(shí)，必須將指令存放在_____________中。 3.計(jì)算(20 2=40) (1)用2K*4位RAM芯片組成4K*8的隨機(jī)存儲(chǔ)器，問； (a)共需多少芯片？ (b)存儲(chǔ)器的地址寄存器(MAR)和數(shù)據(jù)寄存器(MDR)分別為多少位？ (2)(13分)某計(jì)算機(jī)將浮點(diǎn)運(yùn)算過程分為階碼比較、對(duì)階、尾數(shù)加減3個(gè)段，若各段的執(zhí)行時(shí)間均為2ns，則： (a)串行執(zhí)行4次浮點(diǎn)運(yùn)算所需的時(shí)間是多少？ (b)流水執(zhí)行4次浮點(diǎn)運(yùn)算所需的時(shí)間是多少？ (c)若各段的執(zhí)行時(shí)間分別為2ns，3ns，2ns，流水執(zhí)行4次浮點(diǎn)運(yùn)算所需的時(shí)間是多少？,考試結(jié)束 寫上學(xué)號(hào)姓名 交卷。

總結(jié)

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