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第五章 指令 系统 2013年9月19日  存储器的基本概念 ◦ 基本术语、主要性能指标 （了解） ◦ 存储器分类、存储器分级体系结构 （重点）  半导体随机存储器 ◦ 记忆单元的基本原理、半导体RAM的组织 （重点） ◦ 再生与刷新、只读存储器 （了解）  高速缓冲存储器 （重点与难点） ◦ 程序访问局部化、Cache工作原理、Cache的组织与替换算法 ◦ Pentium处理器中的Cache组织 （了解）  虚拟存储器与外部存储器 （了解） 第 四章 回顾  指令的格式、寻址方式和功能分类（重点与难点）  RISC与CISC指令（了解区别）  适于多媒体应用的MMX指令（了解） 本章主要 内容  冯·诺依曼计算机体系结构：程序与数据的二进制存储。  计算机程序设计人员书写的高级语言程序并不能直接 被计算机理解和执行，需要通过编译器或解释器翻译 为计算机可以理解的机器指令后方可交给计算机执行。  计算机指令分为：微指令 （硬件指令）、宏指令 （软 件指令）和机器指令 （硬件与软件的界面）三类。 指令系统概述  什么是计算机的指令系统？  一台计算机能执行的机器指令全体称为该机的指 令系统。 ◦ 指令系统是软件编程的出发点和硬件设计的依据，它衡 量机器硬件的功能，反映硬件对软件支持的程度。 指令系统概述  指令的一般格式为：操作码 OP 地址码 D  按指令包含的地址的个数分类可分为： ◦ 1、三地址指令。最初的机器指令包含3个地址，分别存 放第一操作数地址、第二操作数地址和操作结果的地址。 OP D1 D2 D3 执行 （D1 ）OP （D2 ）→ D3 注：（X）代表地址X所对应的内存中存放的操作数 指令格 式  三地址指令举例： ◦ 指令执行前： ◦ 指令：ADD 0x109 0x10A 0x10B ◦ 指令执行后： 指令格 式  按指令包含的地址的个数分类可分为： ◦ 2、二地址指令。机器指令包含2个地址，分别存放第一 操作数地址、第二操作数地址；操作的结果放回某一个 操作数的地址取代原来的操作数。 OP D1 D2 执行 （D1 ）OP （D2 ）→ D2 指令格 式  二地址指令举例： ◦ 指令执行前： ◦ 指令：MUL 0x109 0x10A ◦ 指令执行后： 指令格 式  按指令包含的地址的个数分类可分为： ◦ 3、单地址指令。机器指令仅包含1个地址，借用CPU中 一个专用寄存器（累加器）A作为目标操作数的存放处。 单地址指令短小精悍，由于另一个操作数已经在CPU内， 所以执行速度很快。 OP D 执行 （D ）OP （A ）→ A 指令格 式  单地址指令举例： ◦ 指令执行前： ◦ CPU内寄存器： ◦ 指令：DIV 0x10A ◦ 指令执行后： ◦ CPU内寄存器： 指令格 式  按指令包含的地址的个数分类可分为： ◦ 4、零地