指令系统PPT课件：指令格式与编码，单双字节指令详解

Ri 的编码为： 1000 0000B ，其十六进制表示为 80H ，第一个字节 80 表示 MOV 指令，第二个字节 Ri 表示 R0-R7 中的某一个寄存器。功能是将寄存器 Ri 中的数据传送到累加器 A 中。3 ． 双字节指令含有操作码和数据地址等信息3.1.2 机器指令的编码长度及存储方式1、机器指令的编码长度机器指令的编码长度决定了计算机所能识别的指令种类的数量。 2 、存储方式立即寻址指令需要在操作码中将操作数或地址域编码；寄存器寻址在指令的操作数字段中编码寄存器地址；直接寻址指令中包含数据存储器的地址和操作数，由指令所给出的地址号；间接寻址指令需要指明存放操作数或数据的存储器单元的地址。3、直接寻址方式与间接寻址方式的区别直接寻址方式的指令中包含数据存储器的地址和操作数，而间接寻址方式需要指明存放操作数或数据的存储器单元的地址。4、机器指令的存储方式机器指令的存储方式包括操作码、寄存器地址、数据地址等信息，不同的存储方式适用于不同的指令格式和指令类型。3.2 指令类型及其格式1、数据传送指令数据传送指令用于在寄存器和存储器之间传送数据，实现不同数据之间的交换。 2 、运算指令运算指令用于对寄存器和存储器中的数据进行算术运算，如加法、减法、乘法、除法等。 3 、逻辑指令逻辑指令用于对寄存器和存储器中的数据进行逻辑运算，如与、或、非、异或等。 4 、转移指令转移指令用于改变程序运行的顺序，实现程序的跳转和分支。 5 、比较指令比较指令用于比较两个数据的大小，通常与分支指令结合使用，实现条件跳转。3.3 指令的执行步骤1、指令的取指阶段指令的取指阶段是计算机从存储器中取出下一条指令以备执行的过程，涉及到指令的寻址、读取和存储等操作。 2 、指令的译码阶段指令的译码阶段是计算机将取出的指令翻译成具体的操作，确定指令的类型和操作数等信息，为执行指令做准备。 3 、指令的执行阶段指令的执行阶段是计算机根据指令的具体要求执行相应的操作，包括数据传送、运算、逻辑操作、转移、比较等。 4 、指令的写回阶段指令的写回阶段是计算机将执行结果写回到寄存器或存储器中，完成本条指令的执行过程，为下一条指令的执行做准备。3.4 指令系统的设计原则1、简单性指令系统应该尽量简单，避免过多复杂的指令和编码方式，以提高指令的执行效率和程序的可移植性。 2 、灵活性指令系统应该具有一定的灵活性，能够满足不同程序的需求，支持多种不同类型的指令和寻址方式。 3 、高效性指令系统应该具有高效性，能够在指令执行的过程中尽量减少冗余操作，提高计算机的运行速度和响应能力。 4 、可扩展性指令系统应该具有一定的可扩展性，能够在不改变原有指令格式和编码的基础上增加新的功能和指令类型，以适应未来计算机系统的发展。3.5 指令系统的实现方式1、硬布线实现方式硬布线实现方式是指在计算机硬件中采用特定的电路和逻辑门实现指令的执行过程，包括指令的取指、译码、执行和写回等阶段。 2 、微程序控制实现方式微程序控制实现方式是指在计算机硬件中采用微指令和微程序控制单元实现指令的执行过程，通过微程序控制器执行一系列微操作完成指令的执行。 3 、指令级并行实现方式指令级并行实现方式是指通过同时执行多条指令或将一个指令拆分成多个子操作并行执行来提高计算机的运行速度和效率。3.6 指令系统的优化方法1、指令集优化指令集优化是指通过对指令格式、编码方式、寻址方式等方面的优化，减少指令的复杂度，提高指令的执行效率和程序的运行速度。 2 、流水线技术流水线技术是指将指令的执行过程分解成多个阶段，并在不同的阶段同时执行不同的指令，以提高计算机的运行速度和效率。 3 、超标量处理器超标量处理器是指在同一时钟周期内可以执行多条指令或多个操作，通过并行执行多个指令提高计算机的运行速度和效率。 4、向量处理器向量处理器是指通过对数据进行向量化运算，实现对大规模数据的高效处理，提高计算机的计算性能和数据处理能力。3.7 指令系统的扩展与发展1、指令系统的扩展指令系统的扩展是指在原有的指令格式和编码基础上增加新的指令类型和功能，以适应新的应用需求和计算模式。 2 、指令系统的发展指令系统的发展是指随着计算机技术的进步和应用需求的变化，不断改进和完善指令系统的设计和实现，以提高计算机的运行性能和应用效果。 最后，本次课程主要介绍了指令系统的基本概念、格式、类型、执行步骤、设计原则、实现方式、优化方法、扩展与发展等内容，希朋通过学习能够深入了解计算机指令系统的工作原理和实现方法，提高对计算机体系结构的理解和应用能力。"