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

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