"计算机组成原理18指令系统概述及完备性分析"

计算机组成原理18指令系统03.ppt是一份介绍计算机指令系统的课件。其中第七章详细介绍了指令系统的概述、指令的格式、指令的寻址方式、指令的类型与功能以及RISC和CISC的比较。 在一个有限的存储空间里，指令系统的完备性非常重要。指令系统的完备性表示对于任何可解决的问题，在编制程序时，指令系统提供的指令足够使用。如果一个计算机的指令系统不完备，就无法编写出完整的程序。 一般来说，指令系统可以归结为六大类指令。第一类是数据传送类指令，其主要功能是将数据从源地址传送到目的地址，且源地址中的数据不变。传送可以是从一个地方到另一个地方的搬运，复制是传送的一种形式。传送范围包括寄存器到寄存器、存储器到寄存器等。 第二类是运算类指令，用于进行各种算术和逻辑运算，例如加法、减法、乘法、除法、与、或、非等。运算类指令通常需要将操作数从寄存器或存储器中取出，进行运算后再存回寄存器或存储器中。 第三类是转移类指令，用于改变程序的执行顺序，包括无条件转移和有条件转移。无条件转移指令使程序跳转到指定的地址继续执行，有条件转移指令根据某些条件是否满足来确定是否跳转。 第四类是程序控制类指令，用于实现循环、分支、子程序调用等程序控制结构。循环指令用于重复执行某段代码，分支指令用于根据条件跳转到不同的代码块，子程序调用指令用于调用其他子程序并在执行完成后返回。 第五类是输入输出类指令，用于处理输入输出操作。比如从终端读取输入、向打印机输出数据等。输入输出类指令通常涉及到外部设备和计算机之间的数据传输。 最后一类是程序调试和控制类指令，用于程序调试和控制运行过程。例如设置断点、观察寄存器状态、单步执行等。 以上六大类指令基本涵盖了计算机程序中常用的操作。一台计算机的指令系统需要提供这些不同类型的指令，才能满足编写各种程序的需求。指令系统的设计需要权衡各种因素，如指令的功能、编码长度、执行效率等。 从RISC和CISC的比较来看，RISC指令集精简，指令长度固定，执行速度快，适用于处理大量简单操作的任务；而CISC指令集复杂，指令长度可变，执行速度相对较慢，但能高效地处理更复杂的任务。现代计算机一般采用复杂度适中的指令集结构，以兼具高效和灵活性。 综上所述，指令系统是计算机中非常重要的组成部分，它提供了编写程序所需的各种指令。指令系统的完备性是指在有限的存储空间内，能够编写出解决任何可解决问题的完整程序。常见的指令系统包括数据传送类指令、运算类指令、转移类指令、程序控制类指令、输入输出类指令以及程序调试和控制类指令。设计一个适用的指令系统需要考虑多种因素，并根据需求选择适当的指令集结构。