计算机指令系统：寻址方式与CISC/RISC比较

"本章节主要介绍了计算机指令系统的相关知识，包括各种寻址方式、定长和扩展操作码的概念，以及CISC和RISC的区别。同时，还涉及到了指令字长、机器字长和存储字长等基础概念。" 在计算机体系结构中，指令系统是硬件和软件之间的接口，它定义了计算机能够理解和执行的指令集。本章重点讨论了以下几个方面： 1. **寻址方式**：寻址方式决定了操作数在内存中的位置。常见的寻址方式有直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、相对寻址等。它们各自有不同的应用场景，例如直接寻址可以直接提供操作数的物理地址，而寄存器寻址则利用寄存器中的值作为操作数，提高执行速度。 2. **操作码和地址码**：操作码是指令的一部分，用于指示CPU执行何种操作，如加法、减法等。地址码则可以指定操作数的位置，或者指明指令执行后的结果存储位置。地址码还可以包含其他控制信息，如跳转指令的目标地址。 3. **定长操作码和扩展操作码**：定长操作码的长度固定，易于设计和解析，但当指令集扩大时，地址码可能不足。扩展操作码通过增加操作码长度来提供更多的指令编码空间，但增加了指令解析的复杂性。 4. **CISC和RISC**：CISC（Complex Instruction Set Computer）具有丰富的指令集，允许一条指令完成复杂的操作，但设计复杂，执行效率可能较低。RISC（Reduced Instruction Set Computer）则简化指令集，每条指令执行单一功能，设计简单，执行速度快，但需要更多的指令来完成相同任务。 5. **指令字长、机器字长和存储字长**：指令字长是指指令的总位数，机器字长是CPU一次能处理的数据宽度，存储字长则是存储单元的大小。在32位系统中，机器字长和指令字长通常为32位，而在64位系统中，这两个长度通常为64位。存储字长一般与机器字长相等，但在某些情况下，如半字长指令，可能会有所不同。 6. **字、半字、字节和位的关系**：字通常由多个字节组成，例如在32位系统中，一个字是4个字节，而在64位系统中是8个字节。半字是字的一半，字节是最小的存储单位，包含8位，位是数据的最小单位。 7. **按字节和按字编址**：按字节编址意味着每个存储地址对应一个字节，而按字编址则每个地址对应一个字。在32位系统中，按字编址意味着每1字长需要4个连续的存储地址。 这些基础知识对于理解计算机的工作原理至关重要，它们构成了CPU执行程序的基础，并影响着计算机性能和效率。深入理解这些概念有助于更好地设计和优化软件，以及进行系统级别的调试和优化。