指令系统的分类

指令系统的组成一、指令系统的概述指令系统是计算机硬件与软件之间的桥梁，用于指导计算机执行任务。

它由一系列指令组成，这些指令是计算机能够理解和执行的基本操作。

指令系统是计算机体系结构的重要组成部分，直接影响计算机的性能和功能。

二、指令的分类指令可以根据其功能和操作类型进行分类。

1. 数据传输指令数据传输指令用于将数据从一个地方传送到另一个地方。

它们可以从内存读取数据到寄存器，也可以将数据从寄存器写入内存。

数据传输指令是计算机中最基本和最常用的指令之一。

2. 算术运算指令算术运算指令用于执行各种数学运算，如加法、减法、乘法和除法。

这些指令可以对寄存器或内存中的数据进行运算，并将结果存储在指定的位置。

3. 逻辑运算指令逻辑运算指令用于执行逻辑运算，如与、或、非和异或。

它们通常用于比较和判断操作，根据运算结果来决定程序的流程。

控制指令用于控制程序的执行流程，如跳转、分支和循环。

它们可以改变程序的执行顺序，使程序能够根据条件进行不同的操作。

5. 输入输出指令输入输出指令用于与外部设备进行数据交换，如键盘、鼠标、显示器和打印机。

它们负责将数据从外部设备读取到内存或将数据从内存输出到外部设备。

三、指令的格式指令通常由操作码和操作数组成。

1. 操作码操作码是指令的基本操作类型，用于指示计算机执行何种操作。

操作码的种类与计算机的指令集有关，不同的计算机体系结构可能有不同的操作码。

2. 操作数操作数是指令所操作的数据。

它可以是一个立即数，也可以是一个寄存器或内存地址。

指令根据操作数的类型和个数来确定操作的对象和结果。

四、指令的执行过程指令的执行过程通常包括指令获取、指令解码和指令执行三个阶段。

指令获取是指从内存中获取指令的过程。

计算机通过程序计数器(PC)来确定下一条要执行的指令的地址，并将该地址发送给内存控制器，从而获取指令的二进制表示。

2. 指令解码指令解码是指将获取的指令解析成可执行的操作。

计算机根据指令的操作码来确定具体的操作类型，并根据操作数的类型和个数来确定操作的对象和结果。

第 4 章 指令系统华南理工大学 黄钦胜 编 本章重点： 本章重点：指令格式，功能及分类。

指令和数据的寻址方式。

堆栈及其实现。

RISC 和 RISC 的特点。

4.1 指令1． 概述：（1） 指令系统 指令：指挥计算机执行某种操作的命令。

指令系统：某计算机所能执行的全部指令，称为该机的指令系统。

（2） 指令系统的类型 ① 复杂指令系统计算机 CISC ② 精简指令系统计算机 RISC （3）指令系统与软硬件的关系 按指令系统功能构造硬件组织；硬件支持指令系统功能 的实现；在指令系统的基础上构造系统软件。

2． 对指令系统性能的要求指令系统的设计是计算机系统设计中的一个核心问题。

（1） 完备性： 要求指令系统丰富,功能齐全，使用方便。

（2） 有效性： 指编写出的程序能高效率运行，占存储空间小，执行速度快。

（3）规整性： 包括对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。

①对称性：指令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等对待，所有指 令都可使用各种寻址方式。

②匀齐性：一种操作性质的指令可支持各种数据类型。

③一致性：指令的长度和数据的长度有一定的关系，以便处理和存取，通 常为字节长度的整数倍。

④兼容性：系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集， 而且“向上兼容” 。

4.1.1 指令的基本格式OP 操作码字段 A 操作数地址字段1． 操作码 OP——用于指示指令的操作性质及功能。

n≥log2N 或 N≤2n 式中，N——指令系统基本指令的条数。

n——OP 的二进制位数。

2． 地址码 A——指示操作数或指令的地址。

A 的位数越多，访问内存的范围（寻址范围）越大。

通常还包含寻址方式码。

3． 指令字长——一条指令含有的二进制位数。

指令字长和机器字长通常是整倍数关系。

4． 决定指令格式的主要因素。

操作种类、地址个数、寻址方式。

4.1.2 地址码格式1． 三地址指令 OP A1 A2 A3指令意义：(A1) OP (A2) A3 优点：适用于需保留操作数的场合。