《机器指令系统》PPT课件.ppt
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1、 机器指令系统课件机器指令系统课件 制作制作:钱光明钱光明 主要内容主要内容:11 1、基本概念基本概念;2 2、指令格式指令格式;3 3、寻址方式寻址方式;4 4、相关、相关重要硬件重要硬件(PCPC、PSW PSW、及堆栈、及堆栈);5 5、典型指令系统;典型指令系统;1.基本概念基本概念l指令指令:要计算机执行的某种操作命令命令。l指令系统指令系统:一般指一台计算机中所有机器机器指令 的集合。它是机器硬件设计的依据依据,也是软件设计的基础基础。是硬件和软件间的界面界面。系列计算机:ARM,IBM,PDP-11,VAX-11,Intel CISC-复杂复杂指令系统计算机 RISC-精简精简
2、指令系统计算机注注:本章下面谈到的本章下面谈到的指令指令均指均指机器指令机器指令.考研真题*:(20092009年年)1717、下下列列有有关关RISCRISC的的叙叙述述中中,错错误误的的是是 A.RISC A.RISC普遍采用微程序控制器普遍采用微程序控制器 B.RISC B.RISC大多数指令在一个时钟周期内完成大多数指令在一个时钟周期内完成 C.RISC C.RISC的内部通用寄存器数量相对的内部通用寄存器数量相对CISCCISC多多 D.D.RISCRISC的的指指令令数数、寻寻址址方方式式和和指指令令格格式式种种类类相相对对CISCCISC少少.l一个指令系统一般应考虑一个指令系统
3、一般应考虑:1).完备性:指令丰富,功能齐全,使用方便。2).有效性:程序占空间小,执行速度快。3).规整性:对称性,匀齐性,指令格式和数据格式的一 致性。4).兼容性:“向上兼容”-系列机中低档机上运行的软件可以在高档机上运行。三星三星S3C2440指令举例指令举例:LDR R0,R1,#4;R0 (R1)+4 ADD R0,R0,#0 x11;R0 (R0)+0 x11 注意重要硬件注意重要硬件-寄存器寄存器。麓芯麓芯1号号指令举例指令举例:MOV R0,R1;(R0)R1 000110 10 000 10 001 ADD R0,R1;(R0)+(R1)R1 000111 10 000 1
4、0 001注意重要硬件注意重要硬件-寄存器寄存器。2.指令格式指令格式l表示一条指令的机器字,称为表示一条指令的机器字,称为指令字指令字,简称简称指令指令。它以它以二进制代码二进制代码存往存往指令指令寄存器寄存器(重要硬件重要硬件)。l指令字指令字的组成:的组成:操作码操作码(OPCODE)+地址码地址码(Address code)和和/或或称称操作数操作数(OPERAND)l指令字指令字的长度:定长的长度:定长 或变长或变长2.1操作码操作码(OP)-操作的性质操作的性质 1)指令系统中的)指令系统中的每条每条指令都要指令都要对应一个对应一个操作码操作码;2)OP的位数取决于指令系统的规模的
5、位数取决于指令系统的规模;2.2 地址码地址码(Address code)和和/或或操作数操作数 1)按地址的数目可分为:三地址指令 OP A1 A2 A3 (A1)OP(A2)A3 二地址指令 OP A1 A2 (A1)OP(A2)A1 一地址指令 OP A (AC)OP(A)AC 注意重要硬件注意重要硬件AC 零地址指令 OP 只有OP,无地址码。如停机,空操作,堆栈指令等。2)从操作数的物理位置分:访问内存内存 访问寄存器寄存器 访问内存内存和寄存器寄存器型 为什么一般少设计三地址指令?为什么一般少设计三地址指令?2.3 指令格式举例指令格式举例 1).PDP-11指令格式 单字长格式
6、10 3 3 寻址方式 寄存器号 4 3 3 3 3 源操作数 目的操作数2).8088/8086指令格式(略)OPOPMODERnMODERnMODERn3.寻址方式寻址方式(Addressing Mode)所谓寻址方式,就是寻找所谓寻址方式,就是寻找指令指令或或操作数操作数的有效地址的有效地址 的方式。的方式。3.1 指令的寻址方式指令的寻址方式 1)顺序寻址)顺序寻址 程序指令在主存中顺序顺序存放;执行时逐条逐条取出并逐条执行;CPU中必须有一个程序计数器程序计数器PC(或指令指针IP),每执行一条指令,PC加 1(或2或一个其它固定值),以指出下条指令的地址。注意重要硬件注意重要硬件P
7、C。指令指令顺序寻址顺序寻址过程:程序(指令)程序(指令)内存:内存:101100PC:100:+1:2)跳跃寻址)跳跃寻址 当当程程序序中中出出现现分分支支或或循循环环时时,就就会会改改变变程程序序的的执执行行顺顺序序。下下条条指指令令的的地地址址由由指指令令本本身身给给出。出。100101102103JMP 103100PC:3.2 操作数的寻址方式操作数的寻址方式形成操作数有效地址操作数有效地址的方法。单单地址地址:操作码操作码 特征码特征码 形式地址形式地址 双双地址地址:操作码操作码 特征码特征码1 形式地址形式地址1 特征码特征码2 形式地址形式地址2 机型不同机型不同,寻址方式各
8、异寻址方式各异.OPXD地址码的构成:X,DOPX1D1X2D21)立即寻址)立即寻址 地址码字段地址码字段不是不是操作数的地址,操作数的地址,而是而是操作数本身。操作数本身。例例1:8086机机 MOV AX,2038H;2038HAX 例例2:PDP-11机机 ADD#200,R0;(R0)+200 R0 注意重要硬件注意重要硬件:通用寄存器通用寄存器 2)寄存器()寄存器(直接直接)寻址)寻址(Register Addressing)操作数在操作数在CPU的内部的内部寄存器寄存器中。中。例例1:8086机机 MOV AX,BX;AX(BX)INC AX;AX(AX)+1 例例2:PDP-
9、11机机 MOV R1,R0;(R1)R0 INC R1;(R1)+1R13)(存储器)(存储器)直接寻址直接寻址(Direct Addressing)由地址码字段由地址码字段直接直接给出操作数在给出操作数在内存中的地内存中的地址址。一般形式举例:一般形式举例:E=D编码举例:X=00 立即寻址X=01 寄存器寻址X=10 直接寻址直接寻址X=11 间接寻址OP X D10001000 操作数4).间接间接寻址(Indirect Addressing)(Indirect Addressing)lD是操作数是操作数地址的地址地址的地址 E=(D)(存储器)间接寻址举例:200D8OPX2D100
10、100200(寄存器)间接寻址举例:PDP-11指令:ADD (R0),R1;(R0)+(R1)R1 5).相对寻址(Relative Addressing)D加加(PC)作为操作数的地址作为操作数的地址.PCX31002000F3OP21006).变址寻址(Index Addressing)一个特殊寄存器一个特殊寄存器R,称为,称为变址寄存器变址寄存器.ROPX42003000操作数操作数R32007).基值寻址(Base Addressing)与变址类似与变址类似.基值基值(变址变址)寻址的寻址的主要主要作用作用:扩大扩大寻址能力寻址能力;-基值寻址基值寻址 实现程序和数据的实现程序和数据
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