文档详情

计算机组成原理第4章-指令系统(软).ppt

发布:2017-06-21约9.4千字共36页下载文档
文本预览下载声明
第4章 指令系统 4.1.3 低级语言与硬件结构的关系         计算机语言具有高级语言和低级语言之分。   高级语言如C,FORTRAN等,其语句和用法与具体机器的指令系统无关。   低级语言分机器语言(二进制语言)和汇编语言(符号语言),这两种语言都是面向机器的语言,和具体机器的指令系统密切相关。机器语言用指令代码编写程序,而符号语言用指令助记符来编写程序。 4.2.3 指令字长度           指令字长度:一个指令字中包含二进制代码的位数。 机器字长:计算机能直接处理的二进制数据的位数,它决定了计算机的运算精度。 其中L为指令字长度,N为机器字长度?   使用多字长指令,目的在于提供足够的地址位来解决访问内存任何单元的寻址问题。其主要缺点是必须两次或多次访问内存以取出一整条指令,降低了CPU的运算速度,又占用了更多的存储空间。 等长指令字结构:各种指令字长度是相等的。这种指令字结构简单,且指令字长度是不变的。 变长指令字结构:各种指令字长度随指令功能而异。结构灵活,能充分利用指令长度,但指令的控制较复杂。 4.2.4 指令助记符              由于硬件只能识别1和0,所以采用二进制操作码是必要的,但是我们用二进制来书写程序却非常麻烦。为了便于书写和阅读程序,每条指令通常用3个或4个英文缩写字母来表示。这种缩写码叫做指令助记符。 直接寻址和间接寻址的结合 间接寻址方式是早期计算机中经常采用的方式,但由于两次访存,影响指令执行速度,现在已不大使用。 [例3]一种二地址RS型指令的结构如下所示:   6位  ??????? 4位   1位 2位  16位 [例4] 某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示,该机有两个20位基址寄存器,四个16位变址寄存器,十六个16位通用寄存器,指令汇编格式中的S(源),D(目标)都是通用寄存器,M是主存中的一个单元。三种指令的操作码分别是 MOV(OP)=(A)H , MOV是传送指令 STA(OP)=(1B)H , STA为写数指令 LDA(OP)=(3C)H ,LDA为读数指令。 [解]:⑴第一种指令是单字长二地址指令,RR型;第二种指令是双字长二地址指令,RS型,其中S采用基址寻址或变址寻址,R由源寄存器决定;第三种也是双字长二地址指令,RS型,其中R由目标寄存器决定,S由20位地址(直接寻址)决定。   ⑵处理机完成第一种指令所花时间最短,因为是RR型指令,不需要访问存储器。第二种指令所花时间最长,因为是RS型指令,需要访问存储器,同时要进行寻址方式的变换运算(基址或变址),这也需要时间。第二种指令的执行时间不会等于第三种指令,因为第三种指令虽然也访问存储器,但节省了求有效地址运算的时间开销。   ⑶根据已知条件:MOV(OP)=001010,STA(OP)=011011,LDA(OP)=111100,将指令的十六进制格式转换成二进制代码且比较后可知: ①(F0F1)H (3CD2)H 指令代表LDA指令,编码正确,其含义是把主存(13CD2)H 地址单元的内容取至15号寄存器。 ②(2856)H 指令代表MOV指令,编码正确,含义是把6号源寄存器的内容传送至5号目标寄存器。 ③(6FD6)H 是单字长指令,一定是MOV指令,但编码错误,可改正为(28D6)H ④(1C2)H 是单字长指令,代表MOV指令,但编码错误,可改正为(28C2)H 。                      本章小结 1.什么是指令系统 一台计算机中所有机器指令的集合,称为这台计算机的指令系统。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也影响到系统软件。 2.指令格式 指令格式是指令字用二进制代码表示的结构形式,通常由操作码字段和地址码字段组成。 操作码字段表征指令的操作特性与功能,而地址码字段指示操作数的地址。 目前多采用二地址、单地址、零地址混合方式的指令格式。 指令字长度分为:单字长、半字长、双字长三种形式。 高档微型机中目前多采用32位长度的单字长形式。 6.字符串处理指令   字符串处理指令是一种非数值处理指令,一般包括字符串传送、字符串转换(把一种编码的字符串转换成另一种编码的字符串)、字符串替换(把某一字符串用另一字符串替换)等。这类指令在文字编辑中对大量字符串进行处理。 7.特权指令   特权指令是指具有特殊权限
显示全部
相似文档