5.1-指令系统概述及指令格式

指令的基本概念

• 指令

计算机能直接识别，执行的操作命令（机器指令）

冯诺依曼结构计算机，“程序控制”原理实现的载体

• 指令系统（指令集）

一台计算机中所有机器指令的集合

系列机：同一公司不同时期生产，基本系统结构和指令系统相同的计算机。如IBM，PDP-11，VAX-11，Intel-x86

兼容机：不同公司生产，基本系统结构和指令系统相同的计算机，如IBM兼容机

• 指令字长

1. 指令中包含的二进制位数
2. 与机器字长相比：单字长，双字长，半字长等长度指令,指令中包含的二进制位数是机器字长的两倍，那么就是双字长
3. 多字长指令：解决寻址较大存储空间问题，指令格式中，寻址空间与分配的地址位数相关联，如果位数有限，那么就寻址非常小，可以通过扩展地址位数将更多的空间分配给地址空间，就可以寻址更大,取指多次访问，影响速度，占用空间大
4. 等长指令：指令字长度固定，有利于控制器简化
5. 变长指令：指令长度根据需求可变，增加控制器的复杂度

指令的分类

• 根据计算机层次结构分类

汇编语言一条指令对应一条机器指令，而高级语言对应多条机器指令

• 根据指令中地址码字段的个数分类

三地址指令，A1和A2经过OP操作后将结果保存在A3地址

二地址指令，A1和A2经过OP操作后将结果保存在A1地址

一地址指令，A1与AC（累加器通用寄存器）经过OP后存放在AC中

零地址指令，没有操作数，如停机，空操作，堆栈指令

地址码字段的个数越多那么分配的地址位数就越少，寻址大小就越小

• 根据指令中操作数的物理位置分类

存储器-存储器（SS）型，是指两个指令都从主存中取，不长见，指令速度较慢

寄存器-寄存器（RR）型，是指A1，A2指令都从寄存器中取，速度较快，应用广

寄存器-存储器（RS）型，上面两种的中和，由于需要也是要保留的

• 根据指令的功能分类

指令的格式

• 用二进制的代码表示指令的结构形式

1. 1. 指令要求计算机完成什么功能 -> 设置操作码
   2. 指令要求计算机处理什么数据 -> 设置数据源/目（源操作数，目的操作数）
   3. 计算机怎样得到要处理的数据 -> 设置寻址方式

寻址方式通过与地址码配合获取到指令

（1）操作码 ： 操作码字段的位数与支持最大的指令数量有关，假设要求操作指令个数为n

定长操作码字段位数：

支持边长操作码时，操作码向不用的地址码字段扩展

（2）寻址方式字段的位数与支持的寻址方式有关,比如如果只有两位，那么最大支持4中方式

（3）地址码字段的作用及影响与其位数和寻址方式有关

指令再认识

• 举例