计算机组成原理复试复习-3

第四部分：指令系统

1，指令是什么？

     计算机执行的命令，程序就是指令构成了，指令就像计算机的todoList，指挥计算机要做哪些事情。

2，指令由什么组成？

     指令由操作码和地址码组成，其中操作码告诉计算机要对操作数进行哪一种操作（做什么），指令码指明了操作数所在的地址（对谁）。又由于操作数所在位置不同，所以指令码还包括了寻址方式位用来表明应该如何找到本操作数。

3，指令是如何设计的？

由指令长度是否可变分为长度可变和长度不可变两种类型，分别称为变长指令字结构和定长指令字结构；

又由操作码长度是否可变分为定长操作码（n位OP码最多能够表示2n条指令）和扩展操作码：（操作码和地址码的位数不固定）。

按照地址码的个数分为：

零地址指令：只有操作码，没有地址码，可能为不需要操作数的指令如：关中断，关机指令，也可能用于堆栈计算机采用从栈顶存取操作数。

一地址指令：只有目的操作数：如自增、取反、或者另一个操作数由ACC提供，之后的运算结果也返回ACC

二地址指令：两个操作数，结果返回目的操作数

三地址指令、四地址。。。

4，寻址方式：

（1）指令寻址：寻找下一条要执行的指令的地址（通过修改PC）

顺序寻址：PC+1

跳跃寻址：PC+偏移量或者直接赋予绝对地址

（2）数据寻址：寻找操作数的地址

1⃣️立即数寻址：操作数就是位于地址码上的值

2⃣️隐含寻址：将ACC累加寄存器作为第二个操作数（便于简化地址结构）

3⃣️直接寻址：地址码给出操作数的物理地址（访存一次）

4⃣️间接寻值：地址码给出的地址为存储操作数物理单元的地址的地址（需要访存两次）

5⃣️寄存器寻值：地址码给出存放操作数的寄存器的序号（不需要访存）

6⃣️寄存器间接寻址：地址码给寄存器的序号，该寄存器中保存操作数的物理地址（需要一次访存）

7⃣️基址寻值：物理地址为基址寄存器BR中的内容+偏移量

基址寄存器BR（Base address Register）又称重定位寄存器，BR的内容不由用户决定，而是由OS决定

8⃣️变址寻值：操作数的物理地址为变址寄存器IX的内容加上基地值（IX：Index Register由用户进行编辑），适合处理循环，数组等

9⃣️相对寻值：操作数的物理地址由PC的值为基地值加上偏移量

🔟堆栈寻值：堆栈指针寄存器SP指向寻值单元，并且能够自动增减

硬堆栈：专用寄存器

软堆栈：内存在内存中划分一块区域

 

5，CISC（Complex Instruction Set Computer）和RISC（Reduced…）

CISC：复杂指令集系统计算机：

如x86体系结构，用微程序控制器的计算机通常使用CISC，特点：指令系统大，数目多，字长不固定各个指令的执行时间和频度也相差较大，普通指令也可以访问内存，寄存器相对少，兼容性高

RISC：精简指令集系统计算机：

ARM架构，多用于组合逻辑控制。

只有LOAD和SRORE指令能够访问内存，所以寄存器数量很多，指令长度较短、  执行速度快，复杂操作由简单的指令合成，实现指令流水线，单机器周期中完成指令。