计算机组成原理指令系统习题.pdf

计算机组成原理中的指令系统是计算机硬件与软件交互的基础，它定义了计算机能够理解和执行的指令集。指令系统的设计直接影响到程序的编写、计算机的性能以及兼容性。以下是一些关于指令系统的知识点： 1. **寻址方式**：寻址方式决定了指令如何找到操作数的位置。不同的寻址方式包括直接寻址、间接寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、基址寻址和堆栈寻址等。它们的主要目的是缩短指令字长，扩大寻址空间，提高编程灵活性。 2. **零地址指令**：这类指令不需要在指令中显式给出操作数地址，操作数可能来源于立即数或栈顶寄存器。 3. **一地址指令**：这类指令通常用于处理一个明确定义的操作数，另一个操作数可能是隐含的，如累加器或寄存器。 4. **二地址指令**：指令中包含两个操作数的地址，操作数可以位于主存或寄存器中，也可以是栈顶和次栈顶。 5. **寻址方式举例**： - **寄存器直接寻址**：操作数直接存储在指定的寄存器中。 - **变址寻址**：操作数的有效地址是变址寄存器内容加上形式地址。 - **基址寻址**：操作数的有效地址是基址寄存器内容加上位移量。 6. **寻址范围扩展**：通过基址寻址和变址寻址，可以扩大寻址范围。基址寄存器的内容通常在程序执行过程中是固定的，而变址寄存器的内容可以在执行过程中变化。 7. **段寻址**：如IBM PC机中的段寻址，使用段寄存器和16位偏移量形成20位物理地址。 8. **指令格式**：指令格式包含操作码和地址码字段，不同的字段设置可以表示不同的操作和寻址方式。 9. **跳转寻址**：用于程序控制，实现无条件或条件转移，可以实现程序浮动或循环。 10. **相对寻址**：根据当前程序计数器（Pc）的内容加上相对位移量计算目标地址，用于实现程序流程的调整。 11. **扩展操作码**：在指令格式设计中，通过扩展操作码的位数，可以增加指令的数量，而不增加指令的平均长度。 12. **指令字节顺序**：在存储器中，指令字节的存放方式会影响指令的读取和解析，例如按低字节地址为字地址存放时，字节地址由小到大排序。 13. **程序计数器（Pc）**：在读取单字长或双字长指令后，Pc值会相应地自动增加1或2，但在按字节编址的系统中，可能需要考虑字节对齐的影响。 14. **子程序调用和返回**：子程序调用指令会改变Pc值以跳转到子程序，而子程序返回指令则恢复Pc值，通常与堆栈指针一起使用，用于保存和恢复返回地址。 15. **指令操作数来源**：操作数可以来源于指令本身（如立即寻址）、寄存器或存储器。 16. **指令格式多样性**：一地址指令和多地址指令有不同的长度和寻址模式，以适应不同类型的计算需求。 17. **寻址方式的灵活性**：直接、间接和立即寻址方式提供了多种访问数据的方式，增强了程序设计的灵活性。 这些知识点构成了指令系统的基础，理解它们有助于深入理解计算机的内部工作原理。