指令集特征和功能

指令集：特征和功能什么是指令集CPU能執(zhí)行的指令的集合二進(jìn)制形式，通常用匯編代碼表示機器指令的元素：操作碼源操作數(shù)目標(biāo)操作數(shù)下一條指令2操作數(shù)的位置主存或者Cache、虛存CPU寄存器I/O設(shè)備3指令周期狀態(tài)圖4指令表示在機器碼中每條指令都有唯一的比特形式為了編程方便，操作碼可以寫成助記符形式如ADD，SUB，LOAD。。。操作數(shù)也可以寫成這種形式A=513ADDR,A5簡單的指令格式6指令類型數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)存取(主存)數(shù)據(jù)移動(I/O)程序流控制7地址的數(shù)目一3地址操作數(shù)1，操作數(shù)2，結(jié)果a=b+c其實還需要下一指令地址(通常是隱式的，PC自增)并不常見相對較長的指令8地址數(shù)目二雙地址其中一個地址既作為操作數(shù)也作為結(jié)果a=a+b減少了指令的長度需要額外的操作將中間結(jié)果暫存等9指令數(shù)目單地址隱含了第二個地址通常是一個寄存器(累加器)早期的計算機10地址數(shù)目零地址所有地址均隱含訪問棧頂元素如：pushapushbaddpopcc=a+b11多少地址合適？更多的地址更復(fù)雜(強大)的指令更少的程序指令總數(shù)更復(fù)雜的CPU更少的地址更簡單的指令更多的程序指令總數(shù)更簡單的CPU，更快的取指/執(zhí)行過程12指令集設(shè)計操作指令表多少指令指令的功能指令復(fù)雜性如何數(shù)據(jù)類型指令格式操作碼的長度地址數(shù)13指令集設(shè)計寄存器可用的CPU寄存器總數(shù)寄存器的用途尋址方式RISC和CISC14操作數(shù)類型地址數(shù)值整數(shù)/浮點數(shù)字符ASCII邏輯數(shù)據(jù)比特或標(biāo)識15操作類型數(shù)據(jù)傳輸算術(shù)邏輯轉(zhuǎn)換I/O系統(tǒng)控制控制傳遞16數(shù)據(jù)傳輸指定源目標(biāo)數(shù)據(jù)量操作數(shù)位置不同位置的傳輸使用不同的指令不同位置的傳輸使用同樣的指令17算術(shù)運算加、減、乘、除帶符號整數(shù)浮點數(shù)也許還包括Increment(操作數(shù)加1)Decrement(操作數(shù)減1)Negate(操作數(shù)取負(fù))18邏輯運算按位運算AND,OR,XOR,NOT19移位操作20轉(zhuǎn)換運算如：二進(jìn)制->十進(jìn)制21輸入輸出也許是分離的I/O指令也許是存儲映射式的數(shù)據(jù)移動指令可以通過對立的控制器完成(DMA)22系統(tǒng)控制特權(quán)指令CPU需要在特殊的狀態(tài)下RING0(80386以上的機器)內(nèi)核模式保留給操作系統(tǒng)使用23控制傳遞分支如：如果結(jié)果是0，那么跳轉(zhuǎn)到某個分支跳步如：增量并且若結(jié)果為0則跳步ISZR1BranchXXX過程調(diào)用包括中斷過程調(diào)用24轉(zhuǎn)移指令25過程嵌套26堆棧的使用27過程P調(diào)用過程Q時的堆棧28字節(jié)順序字中的字節(jié)如何表示和存放如：對于0x12345678，兩種存放方式地址184185186187值112345678值27856341229字節(jié)順序數(shù)端大數(shù)端(大數(shù)在先)最高有效字節(jié)存放在最低的地址上小數(shù)端(小數(shù)在先)最高有效字節(jié)存放在最高的地址上30數(shù)據(jù)存儲舉例31另一種視圖32不是標(biāo)準(zhǔn)Pentium