1、4.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求v微指令：微指令：微程序級的命令，它屬于硬微程序級的命令，它屬于硬件；件；v宏指令：宏指令：由若干條機(jī)器指令組成的軟由若干條機(jī)器指令組成的軟件指令，它屬于軟件；件指令，它屬于軟件；v機(jī)器指令（指令）：機(jī)器指令（指令）：介于微指令與宏介于微指令與宏指令之間，每條指令可完成一個獨立指令之間，每條指令可完成一個獨立的算術(shù)運算或邏輯運算。的算術(shù)運算或邏輯運算。 v宏指令與子程序的異同宏指令與子程序的異同v宏指令與子程序共同的優(yōu)點是：簡化源程序代碼。宏指令與子程序共同的優(yōu)點是：簡化源程序代碼。二者有以下區(qū)別：二者有以下區(qū)別：v子程序調(diào)用是在程序運行

2、過程中進(jìn)行，而宏調(diào)用是子程序調(diào)用是在程序運行過程中進(jìn)行，而宏調(diào)用是在匯編過程中完成，所以采用子程序方式程序的進(jìn)在匯編過程中完成，所以采用子程序方式程序的進(jìn)行要花費額外的開銷，而宏指令方式不用。行要花費額外的開銷，而宏指令方式不用。 v在源程序中，在源程序中，n n次宏調(diào)用就要生成次宏調(diào)用就要生成n n個代碼段，而子個代碼段，而子程序只生成一個代碼段，所以采用宏指令方式需要程序只生成一個代碼段，所以采用宏指令方式需要較大的內(nèi)存空間。較大的內(nèi)存空間。宏指令宏指令由用戶自己定義的一些頻繁出現(xiàn)的程序段由用戶自己定義的一些頻繁出現(xiàn)的程序段 從某種意義上講，它與子程序有相似之處從某種意義上講，它與子程序有

3、相似之處又具有明顯的區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：又具有明顯的區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 宏調(diào)用語句由宏匯編語言程序來識別和處理；而子程序是宏調(diào)用語句由宏匯編語言程序來識別和處理；而子程序是由由CPU來執(zhí)行。來執(zhí)行。宏指令程序段匯編成的機(jī)器代碼每調(diào)用宏指令一次，就要宏指令程序段匯編成的機(jī)器代碼每調(diào)用宏指令一次，就要插入一次，而子程序的機(jī)器代碼是只需要一份，因此宏調(diào)用插入一次，而子程序的機(jī)器代碼是只需要一份，因此宏調(diào)用并不能縮短目標(biāo)代碼的長度。并不能縮短目標(biāo)代碼的長度。宏調(diào)用無需像子程序那樣需要保留程序的斷點和現(xiàn)場，有宏調(diào)用無需像子程序那樣需要保留程序的斷點和現(xiàn)場，有較快的執(zhí)行速度。較快的執(zhí)

4、行速度。宏調(diào)用時允許修改參數(shù)，即同一宏指令在不同調(diào)用時可完宏調(diào)用時允許修改參數(shù)，即同一宏指令在不同調(diào)用時可完成不同操作；而子程序各次調(diào)用只能完成完全相同的功能。成不同操作；而子程序各次調(diào)用只能完成完全相同的功能。*宏指令適用于要求多次執(zhí)行較短程序段，或希望在調(diào)用中宏指令適用于要求多次執(zhí)行較短程序段，或希望在調(diào)用中能修改某些參數(shù)的情況；能修改某些參數(shù)的情況；v指令系統(tǒng)：指令系統(tǒng)：一臺計算機(jī)中所有機(jī)器一臺計算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，它是表征一臺計算機(jī)指令的集合，它是表征一臺計算機(jī)性能的重要因素，其格式與功能不性能的重要因素，其格式與功能不僅僅直接影響到機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)直接影響到機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)，也，也

5、直接影響到系統(tǒng)軟件，影響到機(jī)器直接影響到系統(tǒng)軟件，影響到機(jī)器的適用范圍。的適用范圍。v50年代年代：指令系統(tǒng)只有定點加減、邏輯運算、指令系統(tǒng)只有定點加減、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)移等十幾至幾十條指令。數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)移等十幾至幾十條指令。 v60年代后期年代后期：增加了乘除運算、浮點運算、十增加了乘除運算、浮點運算、十進(jìn)制運算、字符串處理等指令，指令數(shù)目多達(dá)進(jìn)制運算、字符串處理等指令，指令數(shù)目多達(dá)一二百條，尋址方式也趨多樣化。一二百條，尋址方式也趨多樣化。v70年代末期年代末期:大多數(shù)計算機(jī)的指令系統(tǒng)多達(dá)幾大多數(shù)計算機(jī)的指令系統(tǒng)多達(dá)幾百條。我們稱這些計算機(jī)為百條。我們稱這些計算機(jī)為復(fù)雜指令系統(tǒng)計算復(fù)

6、雜指令系統(tǒng)計算機(jī)機(jī)(CISC)。但是如此龐大的指令系統(tǒng)難以保證但是如此龐大的指令系統(tǒng)難以保證正確性，不易調(diào)試維護(hù)，造成硬件資源浪費。正確性，不易調(diào)試維護(hù)，造成硬件資源浪費。為此人們又提出了便于為此人們又提出了便于VLSI技術(shù)實現(xiàn)的技術(shù)實現(xiàn)的精簡精簡指令系統(tǒng)計算機(jī)（指令系統(tǒng)計算機(jī)（RISC）。）。 v完備性完備性用匯編語言編寫各種程序時，用匯編語言編寫各種程序時，指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)直接提供的指令足夠使用，而不必用軟件來實現(xiàn)。直接提供的指令足夠使用，而不必用軟件來實現(xiàn)。完備性要求指令系統(tǒng)豐富、功能齊全、使用方便。完備性要求指令系統(tǒng)豐富、功能齊全、使用方便。一臺計算機(jī)中最基本、必不可少的指令是不多的。

7、一臺計算機(jī)中最基本、必不可少的指令是不多的。許多指令可用最基本的指令編程來實現(xiàn)。例如，許多指令可用最基本的指令編程來實現(xiàn)。例如，乘除運算指令、浮點運算指令可直接用硬件來實乘除運算指令、浮點運算指令可直接用硬件來實現(xiàn)，也可用基本指令編寫的程序來實現(xiàn)。采用硬現(xiàn)，也可用基本指令編寫的程序來實現(xiàn)。采用硬件指令的目的是提高程序執(zhí)行速度，便于用戶編件指令的目的是提高程序執(zhí)行速度，便于用戶編寫程序。寫程序。 v有效性有效性利用該指令系統(tǒng)所編寫的程利用該指令系統(tǒng)所編寫的程序能夠高效率的運行。序能夠高效率的運行。高效率主要表高效率主要表現(xiàn)在程序占據(jù)存儲空間小、執(zhí)行速度現(xiàn)在程序占據(jù)存儲空間小、執(zhí)行速度快。快。一般

8、來說，一個功能更強(qiáng)、更完一般來說，一個功能更強(qiáng)、更完善的指令系統(tǒng)，必定有更好的有效性。善的指令系統(tǒng)，必定有更好的有效性。對某些復(fù)雜對某些復(fù)雜,低速的指令設(shè)置要反復(fù)比低速的指令設(shè)置要反復(fù)比較是用軟件較是用軟件(子程序子程序)來實現(xiàn)來實現(xiàn),還是硬件還是硬件提供必要的支持。提供必要的支持。v規(guī)整性規(guī)整性規(guī)整性包括指令系統(tǒng)的規(guī)整性包括指令系統(tǒng)的對稱性、勻齊性、對稱性、勻齊性、指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性。指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性。對稱性對稱性指在指令系統(tǒng)中所有的寄存器和存儲器單元指在指令系統(tǒng)中所有的寄存器和存儲器單元都可同等對待，所有的指令都可使用各種尋址方式；都可同等對待，所有的指令都可使用各種尋址

9、方式；勻齊性勻齊性是指一種操作性質(zhì)的指令可以支持各種數(shù)據(jù)是指一種操作性質(zhì)的指令可以支持各種數(shù)據(jù)類型；類型；指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性是指指令長度和數(shù)據(jù)是指指令長度和數(shù)據(jù)長度有一定的關(guān)系，以方便處理和存取。長度有一定的關(guān)系，以方便處理和存取。v正交性正交性：指令中各個不同含義字段之間，在編碼時指令中各個不同含義字段之間，在編碼時應(yīng)互相獨立，互不相關(guān)。例，地址的計算與操作碼應(yīng)互相獨立，互不相關(guān)。例，地址的計算與操作碼無關(guān)。無關(guān)。v兼容性兼容性系列機(jī)各機(jī)種之間具有相同的系列機(jī)各機(jī)種之間具有相同的基本結(jié)構(gòu)和共同的基本指令集，因而指基本結(jié)構(gòu)和共同的基本指令集，因而指令系統(tǒng)是兼容

10、的，即各機(jī)種上基本軟件令系統(tǒng)是兼容的，即各機(jī)種上基本軟件可以通用。但由于不同機(jī)種推出的時間可以通用。但由于不同機(jī)種推出的時間不同，在結(jié)構(gòu)和性能上有差異，做到所不同，在結(jié)構(gòu)和性能上有差異，做到所有軟件都完全兼容是不可能的，只能做有軟件都完全兼容是不可能的，只能做到到“向上兼容向上兼容”，即低檔機(jī)上運行的軟，即低檔機(jī)上運行的軟件可以在高檔機(jī)件可以在高檔機(jī) 上運行。上運行。v以前的指令集只能是當(dāng)前指令集的子集。以前的指令集只能是當(dāng)前指令集的子集。v高級語言：高級語言：如如C，F(xiàn)ORTRAN等，等，其語句和用法與具體機(jī)器的指令其語句和用法與具體機(jī)器的指令系統(tǒng)無關(guān)。系統(tǒng)無關(guān)。v低級語言：低級語言：分分機(jī)

11、器語言機(jī)器語言（二進(jìn)制（二進(jìn)制語言）和語言）和匯編語言匯編語言（符號語言），（符號語言），這兩種語言都是這兩種語言都是面向機(jī)器的語言面向機(jī)器的語言，和具體機(jī)器的指令系統(tǒng)密切相關(guān)。和具體機(jī)器的指令系統(tǒng)密切相關(guān)。機(jī)器語言用指令代碼編寫程序，機(jī)器語言用指令代碼編寫程序，而符號語言用指令助記符來編寫而符號語言用指令助記符來編寫程序。程序。v表表4.1 高級語言與低級語言的性能比較高級語言與低級語言的性能比較比較內(nèi)容比較內(nèi)容 高級語言高級語言 低級語言低級語言1對程序員的訓(xùn)練要求對程序員的訓(xùn)練要求(1)通用算法通用算法(2)語言規(guī)則語言規(guī)則(3)硬件知識硬件知識有有較少較少不要不要有有較多較多要要2對機(jī)

12、器獨立的程度對機(jī)器獨立的程度 獨獨 立立不不 獨獨 立立3編制程序的難易程度編制程序的難易程度 易易難難4編制程序所需時間編制程序所需時間 短短較較 長長5程序執(zhí)行時間程序執(zhí)行時間 較較 長長短短6編譯過程中對計算機(jī)資源編譯過程中對計算機(jī)資源的要求的要求 多多少少v匯編語言依賴于計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。不同的機(jī)器有不同的指令，匯編語言依賴于計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。不同的機(jī)器有不同的指令，所以用匯編語言編寫的程序不能在其他類型的機(jī)器上運行。所以用匯編語言編寫的程序不能在其他類型的機(jī)器上運行。4.2 指令格式指令格式操作碼字段操作碼字段 地址碼字段地址碼字段v指令系統(tǒng)的每一條指令都有一個指

13、令系統(tǒng)的每一條指令都有一個操作碼，它表示該指令應(yīng)進(jìn)行什操作碼，它表示該指令應(yīng)進(jìn)行什么性質(zhì)的操作。么性質(zhì)的操作。v不同的指令用操作碼字段的不同不同的指令用操作碼字段的不同編碼來表示，每一種編碼代表一編碼來表示，每一種編碼代表一種指令。種指令。v對于一個機(jī)器的指令系統(tǒng)，在指令字中操作對于一個機(jī)器的指令系統(tǒng)，在指令字中操作碼字段和地址碼字段長度碼字段和地址碼字段長度通常通常是固定的。是固定的。v在單片機(jī)中，由于指令字較短，為了充分利在單片機(jī)中，由于指令字較短，為了充分利用指令字長度，指令字的用指令字長度，指令字的操作碼字段操作碼字段和地址和地址碼字段碼字段是不固定的是不固定的，即不同類型的指令有不，

14、即不同類型的指令有不同的劃分，以便盡可能用較短的指令字長來同的劃分，以便盡可能用較短的指令字長來表示越來越多的操作種類，并在越來越大的表示越來越多的操作種類，并在越來越大的存儲空間中尋址。存儲空間中尋址。v固定長度編碼的主要缺點是：信息的冗余極固定長度編碼的主要缺點是：信息的冗余極大，使程序的總長度增加。大，使程序的總長度增加。 地址碼字段地址碼字段 操作碼操作碼字段字段操作碼字段操作碼字段 地址碼字段地址碼字段指令譯碼器指令譯碼器緩沖寄存器緩沖寄存器高三位高三位譯碼器譯碼器111 地址碼字段地址碼字段 操作碼操作碼字段字段操作碼字段操作碼字段 地址碼字段地址碼字段緩沖寄存器緩沖寄存器高三位高

15、三位譯碼器譯碼器指令譯碼器指令譯碼器v根據(jù)一條指令中有幾個操作數(shù)地根據(jù)一條指令中有幾個操作數(shù)地址，可將該指令稱為幾操作數(shù)指址，可將該指令稱為幾操作數(shù)指令或幾地址指令。令或幾地址指令。操作碼操作碼 A1 A2 A3操作碼操作碼 A1 A2操作碼操作碼 A1操作碼操作碼v二地址指令格式中，從操作數(shù)的物理位置來說，又二地址指令格式中，從操作數(shù)的物理位置來說，又可歸結(jié)為三種類型。可歸結(jié)為三種類型。v存儲器存儲器-存儲器（存儲器（SS）型指令型指令：操作時都是涉及內(nèi)操作時都是涉及內(nèi)存單元，參與操作的數(shù)都放在內(nèi)存里，從內(nèi)存某單存單元，參與操作的數(shù)都放在內(nèi)存里，從內(nèi)存某單元中取操作數(shù)，操作結(jié)果存放至內(nèi)存另一

16、單元中，元中取操作數(shù)，操作結(jié)果存放至內(nèi)存另一單元中，因此機(jī)器執(zhí)行這種指令需要多次訪問內(nèi)存。因此機(jī)器執(zhí)行這種指令需要多次訪問內(nèi)存。v寄存器寄存器-寄存器（寄存器（RR）型指令型指令：需要多個通用寄存需要多個通用寄存器或個別專用寄存器，從寄存器中取操作數(shù)，把操器或個別專用寄存器，從寄存器中取操作數(shù)，把操作結(jié)果放到另一寄存器。機(jī)器執(zhí)行寄存器作結(jié)果放到另一寄存器。機(jī)器執(zhí)行寄存器-寄存器寄存器型指令的速度很快，因為執(zhí)行這類指令，不需要訪型指令的速度很快，因為執(zhí)行這類指令，不需要訪問內(nèi)存。問內(nèi)存。v寄存器寄存器-存儲器（存儲器（RS）型指令型指令：執(zhí)行此類指令時，執(zhí)行此類指令時，既要訪問內(nèi)存單元，又要訪問

17、寄存器。既要訪問內(nèi)存單元，又要訪問寄存器。v指令字長度：指令字長度：一個指令字中包含二進(jìn)一個指令字中包含二進(jìn)制代碼的位數(shù)制代碼的位數(shù)(字節(jié)或字的整倍數(shù)字節(jié)或字的整倍數(shù))。v機(jī)器字長：機(jī)器字長：計算機(jī)能直接處理的二進(jìn)計算機(jī)能直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它決定了計算機(jī)的運決定了計算機(jī)的運算精度算精度。v使用多字長指令，目的在于提供足夠的地使用多字長指令，目的在于提供足夠的地址位來址位來解決訪問內(nèi)存任何單元的尋址問題解決訪問內(nèi)存任何單元的尋址問題。v其主要缺點是必須兩次或多次訪問內(nèi)存以其主要缺點是必須兩次或多次訪問內(nèi)存以取出一整條指令，降低了取出一整條指令，降低了CPU的運算速度，的

18、運算速度，又占用了更多的存儲空間。又占用了更多的存儲空間。v等長指令字結(jié)構(gòu)等長指令字結(jié)構(gòu):各種指令字長度是各種指令字長度是相等的。這種指令字結(jié)構(gòu)簡單，且指相等的。這種指令字結(jié)構(gòu)簡單，且指令字長度是不變的。令字長度是不變的。v變長指令字結(jié)構(gòu)變長指令字結(jié)構(gòu):各種指令字長度隨各種指令字長度隨指令功能而異。結(jié)構(gòu)靈活，能充分利指令功能而異。結(jié)構(gòu)靈活，能充分利用指令長度，但指令的控制較復(fù)雜。用指令長度，但指令的控制較復(fù)雜。v為了便于書寫和閱讀程序，每條指令為了便于書寫和閱讀程序，每條指令通常用通常用3個或個或4個英文縮寫字母來表示。個英文縮寫字母來表示。這種縮寫碼叫做這種縮寫碼叫做指令助記符指令助記符。典

19、典 型型 指指 令令指令助記符指令助記符二進(jìn)制操作碼二進(jìn)制操作碼加法加法ADD001減法減法SUB010傳送傳送MOV011跳轉(zhuǎn)跳轉(zhuǎn)JMP100轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子JSR101存儲存儲STR110讀數(shù)讀數(shù)LDA111v間接尋址標(biāo)志為間接尋址標(biāo)志為0時表示地址碼為操作數(shù)地址，為時表示地址碼為操作數(shù)地址，為1時表示地址碼為操作數(shù)時表示地址碼為操作數(shù)地址的地址地址的地址；v操作碼的設(shè)計：操作碼的設(shè)計：v000 將存儲器中的數(shù)據(jù)讀到寄存器將存儲器中的數(shù)據(jù)讀到寄存器A；v001 將寄存器將寄存器A中的數(shù)據(jù)寫入存儲器；中的數(shù)據(jù)寫入存儲器；v010 將存儲器中的數(shù)據(jù)與寄存器將存儲器中的數(shù)據(jù)與寄存器A中的數(shù)據(jù)相加，結(jié)果送

20、到寄存器中的數(shù)據(jù)相加，結(jié)果送到寄存器A；v011 將寄存器將寄存器A清零；清零；v100 轉(zhuǎn)移；轉(zhuǎn)移；v101 停機(jī)。停機(jī)。v110和和111待指令擴(kuò)展。待指令擴(kuò)展。操作碼操作碼 3位位 間接尋址標(biāo)志間接尋址標(biāo)志 1位位地址碼地址碼 12位位3112vI 表示間接尋址表示間接尋址；v操作碼的設(shè)計：操作碼的設(shè)計：v000 (LDA)將存儲器中的數(shù)據(jù)讀到寄存器將存儲器中的數(shù)據(jù)讀到寄存器A；v001 (STA) 將寄存器將寄存器A中的數(shù)據(jù)寫入存儲器；中的數(shù)據(jù)寫入存儲器；v010 (ADD) 將存儲器中的數(shù)據(jù)與寄存器將存儲器中的數(shù)據(jù)與寄存器A中的數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)相加，結(jié)果送到寄存器相加，結(jié)果送到寄存器A；

21、v011 (CLA) 將寄存器將寄存器A清零；清零；v100 (JMP) 轉(zhuǎn)移；轉(zhuǎn)移；v101 (HLT) 停機(jī)。停機(jī)。v110和和111待指令擴(kuò)展。待指令擴(kuò)展。1.八位微型計算機(jī)的指令格式八位微型計算機(jī)的指令格式 操作碼單字長指令操作碼單字長指令 操作碼操作碼 操作數(shù)地址操作數(shù)地址 雙字長指令雙字長指令 操作碼操作碼 操作數(shù)地址操作數(shù)地址 操作數(shù)地址操作數(shù)地址2 三字長指令三字長指令2.PDP/11系列機(jī)指令格式系列機(jī)指令格式字長字長16位；單字長指令；操作碼字段不固定位；單字長指令；操作碼字段不固定 。3.pentium指令格式指令格式vpentium機(jī)的指令字長度是可變的：從機(jī)的指令字長

22、度是可變的：從字節(jié)到字節(jié)到12字節(jié)，字節(jié)，還可以還可以帶前綴。這種非固帶前綴。這種非固定長度的指令格式是典型的定長度的指令格式是典型的CICS結(jié)構(gòu)特征。結(jié)構(gòu)特征。一是為了與它的前身一是為了與它的前身80486保持兼容，二是保持兼容，二是希望能給編譯程序?qū)懽髡咭愿囔`活的編希望能給編譯程序?qū)懽髡咭愿囔`活的編程支持。程支持。v指令的前綴是指令的前綴是可選項可選項，其作用是對其后的，其作用是對其后的指令本身進(jìn)行指令本身進(jìn)行顯示顯示約定。每個前綴占個約定。每個前綴占個字節(jié)。字節(jié)。3.pentium指令格式指令格式0或或10或或10或或10或或1(字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù))指令前綴指令前綴 段取代段取代 操作數(shù)長

23、度取代操作數(shù)長度取代 地址長度取代地址長度取代 1或或20或或1 0或或1 0,1,2,40，1,2,4(字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)) 操作碼操作碼 Mod Reg或操作碼或操作碼 R/M 比例比例S 變址變址I 基址基址B 位移量位移量 立即數(shù)立即數(shù) 2位位3位位3位位2位位3位位3位位v指令與前綴的區(qū)分指令與前綴的區(qū)分v前綴各部分間的區(qū)分前綴各部分間的區(qū)分v一般的數(shù)據(jù)類型一般的數(shù)據(jù)類型v Pentium數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型v Power PC數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型地址數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù):地址實際上也是一種形式的數(shù)據(jù)。地址實際上也是一種形式的數(shù)據(jù)。 數(shù)值數(shù)據(jù)數(shù)值數(shù)據(jù):計算機(jī)中普遍使用的三種類型的數(shù)計算機(jī)中普遍使用的三種類

24、型的數(shù)值數(shù)據(jù)值數(shù)據(jù)(定點、浮點、壓縮十進(jìn)制定點、浮點、壓縮十進(jìn)制)。 字符數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù):文本數(shù)據(jù)或字符串，目前廣泛使用文本數(shù)據(jù)或字符串，目前廣泛使用ASCII碼。碼。 邏輯數(shù)據(jù)邏輯數(shù)據(jù):一個單元中有幾位二進(jìn)制一個單元中有幾位二進(jìn)制bit項組成，項組成，每個每個bit的值可以是的值可以是1或或0。當(dāng)數(shù)據(jù)以這種方式。當(dāng)數(shù)據(jù)以這種方式看待時，稱為邏輯性數(shù)據(jù)?？创龝r，稱為邏輯性數(shù)據(jù)。常規(guī)常規(guī)整數(shù)整數(shù)序數(shù)序數(shù)未壓縮的未壓縮的BCD壓縮的壓縮的BCD近指針近指針位串位串字符串字符串浮點數(shù)浮點數(shù)無符號字節(jié)無符號字節(jié)無符號半字無符號半字有符號半字有符號半字無符號字無符號字有符號字有符號字無符號雙字無符號雙字字

25、節(jié)串字節(jié)串浮點數(shù)浮點數(shù)v在存儲器中，操作數(shù)或指令字寫入或讀出在存儲器中，操作數(shù)或指令字寫入或讀出的方式，有的方式，有地址指定方式地址指定方式、相聯(lián)存儲方式相聯(lián)存儲方式和和堆棧存取方式堆棧存取方式。v當(dāng)采用地址指定方式時，形成操作數(shù)或指當(dāng)采用地址指定方式時，形成操作數(shù)或指令地址的方式，稱為令地址的方式，稱為尋址方式尋址方式。v尋址方式分為兩類：尋址方式分為兩類：指令尋址方式指令尋址方式數(shù)據(jù)尋址方式數(shù)據(jù)尋址方式1.順序?qū)ぶ贩绞巾樞驅(qū)ぶ贩绞?.跳躍尋址方式跳躍尋址方式v形成操作數(shù)有效地址的方法，稱為形成操作數(shù)有效地址的方法，稱為尋址方式尋址方式。 v指令中操作數(shù)字段的地址碼是由形式地址和指令中操作數(shù)

26、字段的地址碼是由形式地址和尋址方式特征位等組合形成，因此，一般來尋址方式特征位等組合形成，因此，一般來說，指令中所給出的地址碼，并不是操作數(shù)說，指令中所給出的地址碼，并不是操作數(shù)的的有效地址有效地址。 v因此，尋址過程就是把操作數(shù)的形式地址，因此，尋址過程就是把操作數(shù)的形式地址，變換為操作數(shù)的有效地址的過程。變換為操作數(shù)的有效地址的過程。如如8086匯編中的匯編中的STC指令，設(shè)置標(biāo)志寄存器的指令，設(shè)置標(biāo)志寄存器的C為為1 v相對尋址是把程序計數(shù)器相對尋址是把程序計數(shù)器PC的內(nèi)容加上指的內(nèi)容加上指令格式中的形式地址令格式中的形式地址D而形成操作數(shù)的有而形成操作數(shù)的有效地址。程序計數(shù)器的內(nèi)容就是

27、當(dāng)前指令效地址。程序計數(shù)器的內(nèi)容就是當(dāng)前指令的地址。的地址。“相對相對”尋址，就是尋址，就是相對于當(dāng)前相對于當(dāng)前的指令地址而言的指令地址而言。 v采用相對尋址方式的好處是程序員無須用采用相對尋址方式的好處是程序員無須用指令的絕對地址編程，所編程序可以放在指令的絕對地址編程，所編程序可以放在內(nèi)存任何地方。此時形式地址內(nèi)存任何地方。此時形式地址D通常稱為通常稱為偏移量偏移量，其值可正可負(fù)，相對于當(dāng)前指令，其值可正可負(fù)，相對于當(dāng)前指令地址進(jìn)行浮動。地址進(jìn)行浮動。v基址尋址方式是將基址尋址方式是將CPU中基址寄存器的內(nèi)中基址寄存器的內(nèi)容加上指令格式中的形式地址而形成操作容加上指令格式中的形式地址而形成

28、操作數(shù)的有效地址。數(shù)的有效地址。 v它的它的優(yōu)點是可以擴(kuò)大尋址能力優(yōu)點是可以擴(kuò)大尋址能力。同形式地。同形式地址相比，基址寄存器的位數(shù)可以設(shè)置得很址相比，基址寄存器的位數(shù)可以設(shè)置得很長，從而可以在較大的存儲空間中尋址。長，從而可以在較大的存儲空間中尋址。v變址尋址方式與基址尋址方式計算有效地變址尋址方式與基址尋址方式計算有效地址的方法很相似，它把址的方法很相似，它把CPU中某個變址寄中某個變址寄存器的內(nèi)容與偏移量存器的內(nèi)容與偏移量D相加來形成操作數(shù)相加來形成操作數(shù)有效地址。有效地址。 但使用變址尋址方式的但使用變址尋址方式的目的不目的不在于擴(kuò)大尋址空間在于擴(kuò)大尋址空間，而在于實現(xiàn)程序塊的而在于實

29、現(xiàn)程序塊的規(guī)律性變化。規(guī)律性變化。v寄存器與形式地址相加得到有效地址寄存器與形式地址相加得到有效地址 (PC被稱為指令指針寄存器被稱為指令指針寄存器)vPC不能夠通過程序賦值不能夠通過程序賦值v相對尋址的相加是一種對位相加相對尋址的相加是一種對位相加PC形式地址形式地址D有效地址有效地址v基址寄存器與變址寄存器都是可以通過程基址寄存器與變址寄存器都是可以通過程序賦值的。序賦值的。v基址尋址中的形式地址也有稱作偏移量的?；穼ぶ分械男问降刂芬灿蟹Q作偏移量的。v變址寄存器通常設(shè)有多個。變址寄存器通常設(shè)有多個。v這兩種尋址方式的相加均為不對位相加。這兩種尋址方式的相加均為不對位相加。基址、變址寄存器

30、基址、變址寄存器形式地址形式地址D有效地址有效地址v變址尋址的另一種方案變址尋址的另一種方案變址寄存器變址寄存器形式地址形式地址D有效地址有效地址v如果數(shù)據(jù)塊是變長的，可用三種方法指如果數(shù)據(jù)塊是變長的，可用三種方法指出它的長度：出它的長度：v指令中劃出字段指出長度；指令中劃出字段指出長度；v指令格式中指出數(shù)據(jù)塊的首地址與末地指令格式中指出數(shù)據(jù)塊的首地址與末地址；址；v由塊結(jié)束字符指出數(shù)據(jù)塊長度。由塊結(jié)束字符指出數(shù)據(jù)塊長度。v段尋址方式的實質(zhì)還是基址尋址。段尋址方式的實質(zhì)還是基址尋址。v分寄存器堆棧、存儲器堆棧分寄存器堆棧、存儲器堆棧v以先進(jìn)后出原理存儲數(shù)據(jù)以先進(jìn)后出原理存儲數(shù)據(jù) v堆棧是一組能

31、存儲和取出數(shù)據(jù)的暫堆棧是一組能存儲和取出數(shù)據(jù)的暫時存儲單元。很多計算機(jī)把存儲器時存儲單元。很多計算機(jī)把存儲器的一部分用作堆棧。的一部分用作堆棧。v堆棧和其他形式的存儲器之間的差堆棧和其他形式的存儲器之間的差別就在于，它們對數(shù)據(jù)的存取方法別就在于，它們對數(shù)據(jù)的存取方法或?qū)ぶ贩椒ㄓ兴煌?。或?qū)ぶ贩椒ㄓ兴煌?。v堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是數(shù)據(jù)的一是數(shù)據(jù)的一種組織方式。種組織方式。v棧是一種只能在叫做棧頂?shù)囊欢诉M(jìn)棧是一種只能在叫做棧頂?shù)囊欢诉M(jìn)行進(jìn)棧和出棧操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。行進(jìn)棧和出棧操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。v棧的主要特點是棧的主要特點是“后進(jìn)先出后進(jìn)先出”。v常用的堆棧結(jié)構(gòu)有：常用的堆棧結(jié)構(gòu)有：串聯(lián)堆棧串聯(lián)堆棧(硬件堆棧硬件堆棧)存儲器堆棧存儲器堆棧(軟件堆棧軟件堆棧)v一些計算機(jī)的一些計算機(jī)的CPU中有中有一組專門的寄存器，有一組專門的寄存器，有16個或更多，它們稱為個或更多，它們稱為串聯(lián)堆棧串聯(lián)堆棧，其中每一個，其中每一個寄存器能保存一個字的寄存器能保存一個字的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。v串聯(lián)堆棧存在一些限制串聯(lián)堆棧存在一些限制:v一