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机器指令

November 22, 2018 • Read: 292 • 计算机组成原理

指令的一般格式

操作码

反应机器做什么操作。操作码在RISC中长度固定,而在CISC中长度可变。CISC的长度可变是指利用指令的其他字段对操作码字段进行扩展

扩展操作码技术

操作码的位数随地址数的减少而增加

三地址指令操作码每减少一种最多可构成$2^4$种二地址指令

二地址指令操作码每减少一种最多可构成$2^4$种一地址指令

地址码

四地址


$A_1$第一操作地址,$A_2$第二操作数地址,$A_3$结果的地址,$A_4$下一条指令地址。$(A_1) OP (A_2) \to A_3$

4次访存,寻址范围:$2^6 = 64$

三地址

在四地址的基础上,用PC代替$A_4$

$(A_1) OP (A_2) \to A_3$。4次访存,寻址范围:$2^8 = 256$

二地址

在三地址的基础上,将$A_3$用$A_1$或$A_2$代替

$(A_1) OP (A_2) \to A_1$ 或 $(A_1) OP (A_2) \to A_2$。4次访存,寻址范围:$2^{12}$

一地址

在二地址的基础上,用ACC代替$A_1$或$A_2$

$ACC OP (A_1) \to ACC$。4次访存,寻址范围:$2^{24}$

零地址

直接对ACC进行各种判断的指令

指令字长

指令字长决定于:操作码的长度操作数地址的长度操作数地址的个数

指令字长固定,则指令字长=存储字长;指令字长可变,则按字节的倍数变化

总结

当用一些硬件资源代替指令字种的地址码字段后:

  • 可扩大指令的寻址范围
  • 可缩短指令字长
  • 可减少访存次数

当指令的地址字段为寄存器时:
三地址 $OP R_1,R_2,R_3$
二地址 $OP R_1,R_2$
一地址 $OP R_1$

  • 可缩短指令字长
  • 指令执行阶段不访存
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