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什么是指令系统

青灯夜游
青灯夜游 原创
2022-07-18 14:13:03 7877浏览

指令系统指令系统是计算机硬件的语言系统,也叫机器语言,指计算机所能执行的全部指令的集合,它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同;一般均包含算术运算型、逻辑运算型、数据传送型、判定和控制型、移位操作型、位(位串)操作型、输入和输出型等指令。

本教程操作环境:windows7系统、Dell G3电脑。

指令系统指令系统是计算机硬件的语言系统,也叫机器语言,指计算机所能执行的全部指令的集合,它是软件和硬件的主要界面,反映了计算机所拥有的基本功能。从系统结构的角度看,它是系统程序员看到的计算机的主要属性。因此指令系统表征了计算机的基本功能决定了机器所要求的能力,也决定了指令的格式和机器的结构。设计指令系统就是要选择计算机系统中的一些基本操作( 包括操作系统和高级语言中的) 应由硬件实现还是由软件实现,选择某些复杂操作是由一条专用的指令实现, 还是由一串基本指令实现, 然后具体确定指令系统的指令格式、类型、操作以及对操作数的访问方式。

指令系统描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。一般均包含算术运算型、逻辑运算型、数据传送型、判定和控制型、移位操作型、位(位串)操作型、输入和输出型等指令。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,而且也直接影响到系统软件,影响到机器的适用范围。

一条指令就是机器语言的一个语句,它是一组有意义的二进制代码,指令的基本格式如:操作码字段+地址码字段,其中操作码指明了指令的操作性质及功能,地址码则给出了操作数或操作数的地址。

指令格式

计算机的指令格式与机器的字长、存储器的容量及指令的功能都有很大的关系。从便于程序设计、增加基本操作并行性、提高指令功能的角度来看,指令中应包含多种信息。但在有些指令中,由于部分信息可能无用,这将浪费指令所占的存储空间,并增加了访存次数,也许反而会影响速度。因此,如何合理、科学地设计指令格式,使指令既能给出足够的信息,又使其长度尽可能地与机器的字长相匹配,以节省存储空间,缩短取指时间,提高机器的性能,这是指令格式设计中的一个重要问题。

计算机是通过执行指令来处理各种数据的。为了指出数据的来源、操作结果的去向及所执行的操作,一条指令必须包含下列信息:

  • (1)操作码。它具体说明了操作的性质及功能。一台计算机可能有几十条至几百条指令,每一条指令都有一个相应的操作码,计算机通过识别该操作码来完成不同的操作。

  • (2)操作数的地址。CPU 通过该地址就可以取得所需的操作数。

  • (3)操作结果的存储地址。把对操作数的处理所产生的结果保存在该地址中,以便再次使用。

  • (4)下条指令的地址。

执行程序时,大多数指令按顺序依次从主存中取出执行,只有在遇到转移指令时,程序的执行顺序才会改变。为了压缩指令的长度,可以用一个程序计数器(Program Counter,PC)存放指令地址。每执行一条指令,PC 的指令地址就自动 +1(设该指令只占一个主存单元),指出将要执行的下一条指令的地址。当遇到执行转移指令时,则用转移地址修改 PC 的内容。由于使用了 PC,指令中就不必明显地给出下一条将要执行指令的地址。

一条指令实际上包括两种信息即操作码和地址码。操作码(OperationCode,OP)用来表示该指令所要完成的操作(如加、减、乘、除、数据传送等),其长度取决于指令系统中的指令条数。地址码用来描述该指令的操作对象,它或者直接给出操作数,或者指出操作数的存储器地址或寄存器地址(即寄存器名)。

一条指令就是机器语言的一个语句,它是一组有意义的二进制代码,指令的基本格式如:操作码字段地址码字段其中操作码指明了指令的操作性质及功能,地址码则给出了操作数或操作数的地址。

指令包括操作码域和地址域两部分。根据地址域所涉及的地址数量,常见的指令格式有以下几种。

①三地址指令:一般地址域中A1、A2分别确定第一、第二操作数地址,A3确定结果地址。下一条指令的地址通常由程序计数器按顺序给出。②二地址指令:地址域中A1确定第一操作数地址,A2同时确定第二操作数地址和结果地址。

③单地址指令:地址域中A 确定第一操作数地址。固定使用某个寄存器存放第二操作数和操作结果。因而在指令中隐含了它们的地址。

④零地址指令:在堆栈型计算机中,操作数一般存放在下推堆栈顶的两个单元中,结果又放入栈顶,地址均被隐含,因而大多数指令只有操作码而没有地址域。

⑤可变地址数指令:地址域所涉及的地址的数量随操作定义而改变。如有的计算机的指令中的地址数可少至 0个,多至6个。

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