計算機組成原理 cpu指令系統

2021-10-05 19:54:08 字數 2549 閱讀 8906

機器指令

運算元型別和操作型別

定址方式

指令格式舉例

risc技術

指令系統是軟體和硬體之間的橋梁

指令格式:

操作碼:[做啥操作]

長度固定、以及可變

擴充套件操作碼:操作碼位數隨位址數的減少而增加

位址碼

位址碼用來指出該指令的原運算元的位址(乙個或兩個)、結果的位址以及下一條指令的位址。

四位址 —pc—>三位址-->二位址(操作結果儲存在acc)--》一位址--》0位址(將資料全部儲存在acc中)

減少位址碼個數,增加位址碼定址範圍。

定址方式

指令字長:固定、可變

取決於:

操作碼長度

運算元位址長度

運算元位址個數

運算元型別

位址、數字、字元、邏輯數

位址 | 無符號整數

字元 | ascii

數字 | 定點、浮點、十進位制

邏輯數 | 邏輯運算

資料在儲存器中存放方式

位元組編址

從任意位置開始儲存

按順序儲存,優點:空間利用率高,缺點,訪存效率低

從乙個儲存字的起始位置開始訪問

任意乙個週期內均可訪存完成,缺點:空間浪費

邊界對齊方式

資料存放的起始位址是資料長度的整數倍,從位址整數倍開始訪問。[由於不同的機器資料字長不同,每台機器處理的資料字長也不統一,為了便於硬體實現,通常要求多位元組的資料在儲存器的存放方式能滿足「邊界對準」的要求。]

本方法優點兼顧以上兩種。

操作型別

資料傳送[move、store、load、pop、push]

算數邏輯操作

移位操作[算數、邏輯]

轉移[1.有條件2.無條件3.呼叫和返回、跳過下一條指令,如果=0就跳轉]

陷阱和陷阱指令[異常《空指標、下標越界》]

輸入輸出[io對外部裝置埠內容傳輸到cpu暫存器中]

指令定址資料定址

立即定址

直接定址

隱含定址

間接定址[運算元位址儲存在指定記憶體單元中、2次訪存]

間接定址執行指令階段有2次訪存,可以擴大定址的範圍,便於編制程式。

暫存器定址[有效位址就是暫存器編號、不訪存、cpu內部訪問暫存器就夠了]

暫存器間接定址[運算元位址儲存在記憶體中、便於編寫迴圈程式]

基址定址[專用的暫存器作為基址暫存器]

基址定址ea=(br)+ a,其中br為基址暫存器(專用),也可用通用暫存器作為基址暫存器。

變址定址[便於處理陣列迴圈遍歷問題]

相對定址[相對當前指令的偏移量]

堆疊定址

設計指令格式時考慮的因素包括指令系統的相容性,操作型別,資料型別,指令格式,定址方式和暫存器個數等。

簡化指令集計算機

80-20規律

80-20規律是指典型程式中80%的語句僅僅使用處理機中20%的指令。

執行頻率高的簡單指令,因為複雜指令存在,執行速度無法提高。

risc技術

使用20%的簡單指令組合的方式,實現80%複雜指令的功能。

risc特徵

cisc特徵

risc 比較 cisc

計算機組成原理 指令系統

機器指令系統的分類 常見的定址方式 指令格式 設計指令系統時應考慮的各種因素。人們習慣把每一條機器語言的語句稱為機器指令,將全部機器指令的集合稱為機器的指令系統。機器的指令系統集中反應了機器的功能。指令的一般格式 指令由操作碼和位址碼組成 操作碼其位數反應了機器的操作種類,機器允許的指令條數 通常採...

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本章首先說明指令系統的發展與效能要求,然後介紹指令的一般格式。之後重點講述定址方式,指令的分類和功能,並給出幾個指令系統例項。計算機的程式是由一系列的機器指令組成的。指令就是要計算機執行某種操作的命令。一台計算機中所有機器指令的集合,稱為這台計算機的指令系統。複雜指令系統計算機簡稱cisc comp...

計算機組成 指令系統

指令是要計算機執行某種操作的命令。從層次結構來說,可以分為 為微指令,機器指令,巨集指令。微指令 微程式的命令,它屬於硬體 巨集指令 由若干條機器指令組成的軟體指令,它屬於軟體 機器指令 用機器字表示,簡稱指令。指令系統 一台計算機的所有機器指令的集合,稱為這台計算機的指令系統。用組合語言編寫各種程...