计算机原理-第四章指令系统(共26张PPT).pptx

【计算机原理-第四章指令系统】深入解析 指令系统是计算机硬件的基础，它定义了计算机可以执行的操作和数据处理方式。本章主要围绕指令格式、寻址方式、指令类型、CISC与RISC架构的区别以及实验模型机的指令系统进行讨论。 指令格式是计算机指令的基本结构，它包含两部分：操作码（OP）和地址码（AD）。操作码指示指令要执行的操作，如加法、减法或数据传输，而地址码则提供操作数的存储位置。历史上，指令格式有多种，如四地址、三地址、二地址和一地址指令，目前最常见的形式是二地址指令，其中包含一个源操作数地址和一个目的操作数地址。 指令字长是指指令的二进制代码长度，等于操作码长度加上地址码长度。指令字长越长，能表示的操作码和地址码信息就越丰富，但也意味着指令占用的存储空间更大，读取指令所需的时间也会增加。例如，DEC公司的PDP-11小型机指令系统，基本指令字长为16位，但在某些情况下，指令可以扩展至32位或48位，以包含额外的地址或立即数。 操作码格式的设计有两种主要方式：定长操作码和变长操作码。定长操作码中，操作码的长度固定，地址码长度可变，适用于指令字长较长的系统，如IBM370和早期的Intel 8086。变长操作码则允许操作码长度变化，但指令字长固定，地址字段相应缩短。这样可以在保持指令字长不变的情况下，适应不同数量的操作数。 此外，寻址方式是指令系统的重要组成部分，它决定了指令如何访问内存中的数据。常见的寻址方式包括直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、相对寻址等。不同的寻址方式为程序员提供了灵活的数据访问策略。 指令类型包括算术运算指令（如加法、减法）、逻辑运算指令（如与、或、异或）、位操作指令（如左移、右移）、比较指令、转移指令、加载和存储指令等。在CISC（复杂指令集计算机）架构中，指令集庞大，支持多种寻址方式和复杂操作，而在RISC（精简指令集计算机）架构中，指令集精简，强调简单高效的指令执行。 实验模型机的指令系统汇总表可能涵盖了以上提到的各种指令格式、寻址方式和指令类型，以便于学生理解和实践计算机指令的实际工作原理。 指令系统是计算机硬件与软件之间的桥梁，理解其原理对于计算机科学的学习至关重要。通过设计不同的指令格式和寻址方式，可以优化计算机性能，平衡指令执行速度和存储空间的需求。同时，指令系统的复杂性和效率也直接影响到软件开发的难度和效率。