第四章 指令系统-【单招零距离】计算机专业综合（上）

总复习方案·第一部分 计算机原理 第四章 指令系统 学习日标 1.了解指令的基本格式。 2.了解指令的分类和功能 知识体系 [定义 需满足要求 [定义 操作码功能: 分类:定长操作码和 格式 操作数功能: [按地址码个数分; 指令 数据传送类指令包括 分类 数据处理类指令包括 按功能分 类指令包括 指令系统 类指令包括 、开/关中断指令 [定义 [立即寻址 指令中直接给出 寄存器寻址 操作数存放在 _中 寻址方式{ 指令给出操作数在内存中的地址 种类 寄存器间接寻址 访问 _一次,再访问 一次 次 存储器间接寻址 访问内存。 寻址 需要使用到指令指针寄存器 按指令系统复杂程度分类: 知识梳理 一、指令及指令系统的概念 1.指令;指令是计算机硬件能够直接识别和执行的命令。 2.指令系统,一台计算机能执行的指令的全体集合称为指令系统。 指令系统属于硬件范畴,指令系统越丰富,这台机器处理能力越强 3.一个完善的指令系统应满足以下要求:完备性、有效性、规整性和兼容性 (1)完备性:用汇编语言编制各种程序时指令系统提供的指令足够用。 (2)有效性:利用该指令系统编制的程序能高效地运行 (3)规整性:包括指令系统的对称性和匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。 对称性:在指令系统中所有寄存器和存储单元同等对待,所有指令可使用各种寻址方式。 . 25. 单招零距离·计算机专业综合·上册 匀齐性:一种操作性质的指令可以支持各种数据结构,无需考虑数据类型。 指令格式和数据格式的一致性;是指指令长度和数据长度有关。 (4)兼容性;一台机器上运行的软件可以不经修改地运行在另一台机器上。 二、指令格式及分类 1.指令格式 指令包括操作码和地址码(操作数)。操作码表明该条指令操作的性质及功能,地址码表 明参加操作的操作数地址和结果的地址。操作码的长度决定了操作的种类数,地址码的长度 决定了寻址的空间大小。 2.指令格式的分类 根据指令中给出的操作数个数可将指令分为;零地址指令、一地址指令、二地址指令、三地 址指令等。一条指令可以没有地址码但必须要有操作码。零地址指令中一种情况是没有操作 数,只有操作码,如停机指令;另一种情况是隐含操作数在堆栈中等。 三、操作数的寻址方式 寻址方式是确定本条指令的数据地址以及下一条要执行的指令地址的方法 指令中的操作数可能在寄存器、内存储器或指令中。 常用的寻址方式有: 1.立即(数)寻址:指令中直接给出操作数,寻址速度最快 2.寄存器寻址;指令中给出存放操作数的寄存器号,操作数在寄存器中 3.直接寻址,指令中给出的是操作数听存放的内存地址。 4.寄存器间接寻址:指令中给出寄存器号,寄存器中存放的是操作数的地址,操作数在内 存中。 5.存储器间接寻址:指令中给出存放操作数地址的地址,操作数在内存中,这种寻址方式 要对内存访问两次,才能找到操作数 6.相对寻址;用PC值加上指令中地址码作为操作数的地址,这种寻址方式对控制程序品 执行方向特别有利。 除此之外,还有变址寻址、基址寻址等寻址方式。 四、指令的分类和功能 (一)数据传送类指令 数据传送指令用于实现寄存器与寄存器、寄存器与存储单元、寄存器与输入输出端口之 间的数据传送或地址传送。数据传送指令一般包括数据传送类指令、堆栈操作类指令、输入 输出类指令。 (二)数据处理类指令 数据处理类指令主要有算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、串操作指令等。 (三)程序控制类指令 程序控制指令用于控制程序执行的顺序和方向,并使程序具有测试、分析与判断的能力。 主要有转移指令、循环控制指令、子程序调用和返回指令、程序自中断指令等。 (四)处理器控制类指令 处理器控制指令是用于直接控制CPU,实现特定功能的一类指令,包括停机指令、空操作 指令、开/关中断指令等。 .26. 总复习方案·第一部分 计算机原理 典例精析 【例1】 Intel8086/8088指令:MOVAX,[1000H]的寻址方式是 寻址。 【答案】 直接 【解析】 [1000H]表示操作数在内存中的地址 【例2】指令“ADDAX,1234H”属于 寻址方式。 A.立即数 B.直接 C.间接 D.寄存器 【答案】A 【解析】 1234H是操作数 【例3】 在R1SC指令系统中,大多数指令可在一个时钟周期内完成。( 【答案】 【解析】 早期的RISC,是以减少指令条数为目的,目前的RISC主要是缩短指令执行的 时间。 【例4】 指令系统中采用不同寻址方式的目的是 A.为增加扩展操作码的数量,并降低指令译码难度 B.为把指令系统分为CISC和RISC C.为缩短指令长度,扩大寻址空间,提高编程灵活性 D.为直接访问外存储器提供可能 【答案】C 【解析】本题考查的是计算机中为什么要使用不同的寻址方式。 【例5】 所有寄存器和存储单元都可以同等对待,可使用各种寻址方式;指令可以支持各 种数据结构,在编制程序时无须考虑数据类型,这体现了指令系统 A.完备性 B.有效性 C.规整性 D.兼容性 【答案】C 【解析】规整性包括指令系统的对称性和匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。 对称性:在指令系统中所有寄存器和存储单元同等对待,所有指令可使用各种寻址方式 匀齐性:一种操作性质的指令可以支持各种数据结构,无需考虑数据类型。 指令格式和数据格式的一致性:是指指令长度和数据长度有关。 【例6】 指令中用于表示操作性质及功能的部分称为 【答案】 操作码 【解析】 操作码表示操作的性质和功能,其长度决定了指令的条数。 【例7】下列指令中,属于数据处理类指令的是 C.PUSH A.MOV B.ADD D.HALT 【答案】B 【解析】 MOV、PUSH属于数据传送类,HALT属于处理机控制类,ADD是加法指令属 于数据处理类。 【例8】LOOP指令属于 类指令。 A.数据传送 B.数据处理 C.程序控制 D.处理机控制 【答案】C 【解析】LOOP是循环控制指令属于程序控制类。 .27. 单招零距离·计算机专业综合·上册 【例9】 某三地址指令操作码为9位寻址范围为8K,该指令长度的位数为 A.32 B.33 C.36 D.48 【答案】D 【解析】根据三地址指令格式:OPA1,A2,A3,OP操作码9位,寻址范围8K-2,即操 作数的位数是13位,则指令长度一9十13十13十13-48位。 巩固练习 一、选择题 1.在CPU执行指令的过程中,指令的地址由 给出。 A.程序计数器PC B.指令的地址码字段 C.操作系统 D.程序员 2.在指令格式设计中,采用扩展操作码的目的是 A.增加指令长度 B.增加地址码数量 C.增加指令数量 D.增加寻址空间 3.指令寻址方式有顺序和跳跃两种,采用跳跃寻址方式可以实现 A.程序浮动 B.程序的无条件浮动和条件浮动 C.程序的无条件转移和条件转移 D.程序的调用 是指指令系统提供的指令足够用。 A.有效性 B.规整性 C.完备性 D.兼容性 二、填空题 1.指令系统的规整性包括指令系统的对称性和 、指令格式与数据格式的一 致性。 2.一台计算机所能执行的所有指令的集合称为 3.指令由操作码和 两部分组成。 4.确定本条指令的地址以及下一条要执行的指令地址的方法称为 5.找到操作数速度最快的寻址方式是 6.相对寻址中程序转移地址一 十偏移量。 7.MOVAX,1000H,操作数在 中。 8.CALL、LOOP指令按功能分属于 类指令。 9.串操作指令按功能分属于 类指令。 10.能控制外设IO操作的指令按功能分属于 类指令。 拓展练习 一、选择题 1.如果某指令的地址码中给出的是寄存器编号,若该寄存器的内容指明了操作数的地址, 则这种指令的寻址方式是 A.寄存器直接寻址方式 B.寄存器间接寻址方式 C.变址寄存器寻址方式 D.相对寻址方式 .28· 总复习方案·第一部分 计算机原理 2.数据传送类指令用在 之间的进行数据传送。 A.寄存器与寄存器间 B.内存与寄存器间 C.IO端口与主机间 D.以上都有 3.变址寻址、相对寻址的特点是 A.利于编制循环程序,实现程序浮动 B.实现程序浮动,处理数组问题 C.实现转移指令,利干编制循环程序 D.实现程序浮动,利于编制循环程序 二、判断题 1.指令中可以没有操作数,但不能没有操作码。 2.DEC、INC指令属于程序控制类指令 3.堆栈指令属于零地址指令。 4.指令XORA,80H是将8位寄存器A的最高位取反。 三、填空题 1.在指令执行过程中,操作数可以在指令中、寄存器中或 中。 2.任何一条指令都必须有 部分。 3.需要访问寄存器二次,再访问存储器一次的寻址方式称 4.对实现程序控制转移特别有利的寻址方式是 5.MOVAL,[SI-100H,属于 寻址方式。 6.MOVAX,[1000H],操作数在 中。 7.NOP指令是不进行操作的指令,但 中的值在增加。 8.INTn指令按功能分属于 类指令。 .29.总复习方案·参考答案 【拓展练习】 1.×2.×3.×4./5./ 一、选择题 三、填空题 1.D2.B3.A4.B5.A 1.ALU2.状态寄存器3.FPU4.缓冲寄存器 二、判断题 5.执行6控制器7.同步控制方式 1.×2./3.×4.×5./ 8.DR或缓冲寄存器 三、填空题 第四章指令系统 1.机器2.输入输出3.软件系统 4.操作系统5.应用软件 【知识体系】 一台计算机或一个计算机系统能够执行的各种指 第三章 中央处理器 令的集合、完备性、有效性、规整性、兼容性、计算机能 【知识体系】 够识别和执行的操作命令、表示操作的性质及功能、 指令控制、时间控制、数据加工，ALU、算术运算、逻 扩展操作码、表示指令的操作对象、三地址指令格式、 辑运算、算术逻辑运算单元、寄存器组、程序计数器、 二地址指令格式、一地址指令格式，零地址指令格式、 保存正在执行的指令、对指令译码、产生周期节拍和 传送类指令，输人/输出类指令、算术运算指令、逻辑 脉冲等时序信号的部件、控制和协调各部件有序运 运算指令、移位指令、串操作指令、程序控制、转移指 行、Cache,提高CPU浮点数运算能力、来保存当前所 令、循环控制指令、子程序调用和返回指令、程序自中 要访问的主存单元或I/O端口的地址、用来暂时存放 断指令、处理机控制、停机指令、空操作指令、指确定 CPU从主存读来的一条指令字或一个数据字、计算 本条指令的地址及下一条要执行的指令地址的方法、 机的时间控制、同步控制方式、异步控制方式、时钟周 操作数、寄存器、直接寻址、寄存器、存储器、两、相对、 期、计算机完成一个基本操作所需的时间、指令周期、 RISC、CISC 取指周期、执行周期、指令周期包括若干个CPU周 【巩固练习】 期；CPU周期包括若干个时钟周期、非访内指令、直 一、选择题 接访内指令、间接访内指令、程序控制指令、RISC 1.A2.D3.C4.C CISC、流水线或超流水线，超标量，MMX、倍频技术、 二、填空题 分支预测技术 1.匀齐性2.指令系统3.地址码 【巩固练习】 4.指令的寻址方式5.立即寻址6.PC内容 一、选择题 7.指令8.程序控制9.数据处理10.数据传送 1.B2.A3.B4.B5.D 【拓展练习】 二、填空题 一、选择题 1.移位2.应答3.累加器4.PC 1.B2.D3.C 5.IR6.CPU工作7.28.19.时序发生器 二、判断题 10.超标量技术 1./2.×3.×4./ 【拓展练习】 三、填空题 一、选择题 1.内存2.操作码3.基址十变址 1.B2.B3.C4.B5.D 4.相对寻址5.变址6.内存7.PC 二、判断题 8.程序控制 ·117·