导图社区 408计算机组成原理第四章 指令系统
计算机组成原理第四章 指令系统知识梳理,包括指令格式、指令的寻址方式、CISC和RISC等内容。
输入输出系统是计算机系统中的主机与外部进行通信的系统。它由外围设备和输入输出控制系统两部分组成,是计算机系统的重要组成部分。外围设备包括输入设备、输出设备和磁盘存储器、磁带存储器、光盘存储器等。从某种意义上也可以把磁盘、磁带和光盘等设备看成一种输入输出设备,所以输入输出设备与外围设备这两个名词经常是通用的。在计算机系统中,通常把处理机和主存储器之外的部分称为输入输出系统,输入输出系统的特点是异步性、实时性和设备无关性。
这是一个关于408 计算机组成原理 第六章总线的思维导图
微程序控制器:组成及工作过程,若指令系统中具有n条机器指令,则控制存储器中的微程序段数至少是n+1(1为取指指令)。
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计算机组成原理
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指令系统
指令格式
基本格式
操作码字段
指出指令中该指令应该执行什么性质的操作和具有何种功能
地址码字段
给出被操作的信息的地址或操作数本身、可以有多个地址码
格式
零地址指令
1)不需要操作数的指令,如空操作指令、停机指令、 关中断指令等
2)零地址的运算类指令仅用在堆核计算机中。通常参与运算的两个操作数隐含地从栈顶和次栈顶弹出,送到运算器进行运算,运算结果再隐含地压入到堆栈中。
定长操作码指令格式
在指令字的最高位部分分配固定的若干位(定长)表示操作码
一般n位操作码字段的指令系统最大能表示2^n条指令
扩展操作码指令格式
全部指令的操作码字段的位数不固定
指令的寻址方式
指令寻址
顺序寻址方式
(PC)+ 1 -> PC
跳跃寻址方式
由本条指令给出下条指令地址的计算方式
数据寻址
常见的数据寻址方式
隐含寻址
立即(数)寻址
一条指令的执行: 取指令 访存 1次 执行指令 访存0次
优点:指令执行阶段不访问主存,指令执行时间最短
缺点:形式地址的位数限制了立即数的范围
直接寻址
在指令格式的地址的字段中直接指出操作数在内存的地址。
间接寻址
指令地址字段中的形式地址不是操作数的真正地址,而是操作数地址的指示器 或者说此形式地址单元的内容才是操作数的有效地址。
优点
可扩大寻址范围、便于编制程序
缺点
需要多次访存,访问速度过慢
主存字第一位为1时,表示取出的不是操作数地址,即多次间接寻址
主存字第一位为0时,表示取得的是操作所的地址
一次间址寻址
访存次数:2次
寄存器寻址
指令字中直接给出操作数所在的寄存器编号
不需要访问主存、速度更快
寄存器很贵
寄存器间接寻址
寄存器中给出的是操作数所在主存单元的地址
相对寻址
PC的内容加上形式地址A而形成操作数的有效地址 即EA=(PC)+A+“1”
操作数的地址不固定,便于程序浮动,广泛应用于转移指令
访存次数:1次
基址寻址
将CPU中基址寄存器(BR)的内容+形式地址A而形成有效地址 即EA=(BR)+A
可扩大寻址范围,用户不用考虑自己的程序存于主存的哪个空间区域,有利于多道程序的设计,可用于编制浮动程序
形式地址A (偏移量)较短
变址寻址
EA=(IX)+A IX为变址寄存器(专用),也可以用通用寄存器作为变址寄存器
可扩大寻址范围,适合编制循环程序,偏移量的位数足以表示整个存储空间
变址寄存器中的内容可由用户改变(作为偏移量),形式地址A不变(作为基地址)
主要用于处理数组问题
堆栈寻址
堆栈是存储器(或专用寄存器组)中一块特定的、按后进先出原则管理的存储区,该存储区中被读/写单元的地址是一个特点的寄存器给出的,该寄存器称为堆栈指针(SP)
CISC和RISC
对比
CISC
指令数目多、字长不固定、寻址方式多、寄存器数量少、一般为微程序控制
RISC
指令数目少、字长固定、寻址方式少、寄存器数量多、一般为组合逻辑控制