25考研计算机组成原理复习·4.1指令系统/4.2指令的寻址方式

指令系统

指令格式

1. 一条指令由操作码、地址码组成，其中地址码可能有0-4个
2. 按地址码数目分类：零/一/二/三/四地址指令
3. 按指令长度分类
   1. 指令字长：指一条指令所包含的二进制代码的位数，其取决于操作码的长度、地址码的长度和地址码的个数。
   2. 定长指令字结构：所有指令长度相等
   3. 变长指令字结构：各种指令的长度随指令功能而异
4. 按操作码长度分类
   1. 定长操作码：指令系统中所有指令的操作码长度都相同
   2. 可变长操作码：指令系统中各指令的操作码长度可变
5. 按操作类型分类
   1. 数据传送类：CPU、主存之间的数据传送
   2. 运算类：算术逻辑操作、移位操作
   3. 程序控制类：改变程序执行流
   4. 输入输出类：CPU、IO设备之间的数据传送

扩展操作码

1. 最常见的变长操作码方法是拓展操作码，使操作码的长度随地址码的减少而增加，不同地址数的指令可以具有不同长度的操作数，从而在满足需要的前提下，有效地缩短指令长度
2. 在设计扩展操作码指令格式时，需要注意
   1. 👩‍💻 不允许短码是长码的前缀，即短操作码不能与长操作码的前面部分的代码相同
   2. 各指令的操作码一定不能重复
3. 优点：在指令字长有限的前提下仍保持比较丰富的指令种类
4. 缺点：增加了指令译码和分析的难度，使控制器的设计复杂化

指令的寻址方式

指令寻址

1. 指令寻址：确定下一条要执行的指令的存放地址，由程序计数器PC指明
2. 顺序寻址
   1. 👩‍💻 (PC)+"1"→PC
   2. 此处的"1"理解为1个指令字长
   3. 每次取指令结束后，一定会PC+"1"
3. 跳跃寻址：执行转移类指令导致的PC值改变

每一条指令的执行都分为"取指令"、"执行指令"两个阶段

数据寻址

	寻址方式	有效地址	访存次数（指令执行期间）
	隐含寻址	程序指定	0
	立即寻址	A即是操作数	0
	直接寻址	EA=A	1
	一次间接寻址	EA=(A)	2
	寄存器寻址	EA=Ri	0
	寄存器间接一次寻址	EA=(Ri)	1
偏移寻址 转移指令	相对寻址	EA = (PC) + A	1
偏移寻址 多道程序	基址寻址	EA = (BR) + A	1
偏移寻址 循环程序&数组问题	变址寻址	EA = (IX) + A	1
	堆栈寻址	入栈/出栈时EA的确定方式不同	硬堆栈不访存，软堆栈访存一次

取出当前指令后，PC会指向下一条指令，相对寻址是相当于下一条指令的偏移