計算機組成原理 指令系統(tǒng)

計算機組成原理指令系統(tǒng)第1頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月指令、指令系統(tǒng)是計算機中一個最基本的概念。指令是指示計算機執(zhí)行某些操作的命令，一臺計算機的所有指令的集合構(gòu)成該機的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是計算機的主要屬性，位于硬件和軟件的交界面上。第2頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月宏指令：由若干條機器指令組成的軟件指令，它屬于軟件；機器指令：介于微指令與宏指令之間，通常簡稱為指令，每一條指令可完成一個獨立的算術(shù)運算或邏輯運算操作。本章所討論的指令，是機器指令第3頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月本章學習內(nèi)容4.1指令格式4.2尋址技術(shù)4.3堆棧與堆棧操作4.4指令類型第4頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月本章學習要求理解：指令的基本格式以及不同地址碼（3、2、1、0地址）的雙操作數(shù)指令的區(qū)別理解：規(guī)整型指令和非規(guī)整型指令的特點掌握：擴展操作碼的方法理解：編址單位和指令中地址碼的位數(shù)與主存容量、最小尋址單位的關(guān)系掌握：基本的數(shù)據(jù)尋址方式和有效地址EA的計算方法掌握：自底向上的存儲器堆棧的概念及堆棧的進、出棧操作理解：常用指令的特點第5頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月完備性：完備性是指用匯編語言編寫各種程序時，指令系統(tǒng)直接提供的指令足夠使用，而不必用軟件來實現(xiàn)。完備性要求指令系統(tǒng)豐富、功能齊全、使用方便。一臺計算機中最基本、必不可少的指令是不多的。許多指令可用最基本的指令編程來實現(xiàn)。有效性：有效性是指利用該指令系統(tǒng)所編寫的程序能夠高效率地運行。高效率主要表現(xiàn)在程序占據(jù)存儲空間小、執(zhí)行速度快。一般來說，一個功能更強、更完善的指令系統(tǒng)，必定有更好的有效性。對指令系統(tǒng)性能的要求第6頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)整性：規(guī)整性包括指令系統(tǒng)的對稱性、勻齊性、指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性。

對稱性是指：在指令系統(tǒng)中所有的寄存器和存儲器單元都可同等對待，所有的指令都可使用各種尋址方式；

勻齊性是指：一種操作性質(zhì)的指令可以支持各種數(shù)據(jù)類型，如算術(shù)運算指令可支持字節(jié)、字、雙字整數(shù)的運算，十進制數(shù)運算和單、雙精度浮點數(shù)運算等；指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性是指：指令長度和數(shù)據(jù)長度有一定的關(guān)系，以方便處理和存取。例如指令長度和數(shù)據(jù)長度通常是字節(jié)長度的整數(shù)倍。第7頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月兼容性：

系列機各機種之間具有相同的基本結(jié)構(gòu)和共同的基本指令集，因而指令系統(tǒng)是兼容的，即各機種上基本軟件可以通用。但由于不同機種推出的時間不同，在結(jié)構(gòu)和性能上有差異，做到所有軟件都完全兼容是不可能的，只能做到“向上兼容”，即低檔機上運行的軟件可以在高檔機上運行。第8頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月低級語言與硬件結(jié)構(gòu)的關(guān)系低級語言與高級語言關(guān)系第9頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1指令格式一臺計算機指令格式的選擇和確定要涉及多方面的因素，如指令長度、地址碼結(jié)構(gòu)以及操作碼結(jié)構(gòu)等，是一個很復雜的問題，它與計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)表示方法、指令功能設(shè)計等都密切相關(guān)。第10頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1機器指令的基本格式一條指令就是機器語言的一個語句，它是一組有意義的二進制代碼。操作碼字段 地址碼字段 操作碼：指明操作的性質(zhì)及功能。操作碼

地址碼：指明操作數(shù)的地址。地址碼第11頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1機器指令的基本格式（續(xù)）指令的長度是指一條指令中所包含的二進制代碼的位數(shù)，它取決于操作碼字段的長度、操作數(shù)地址的個數(shù)及長度。指令長度可以等于機器字長，也可以大于或小于機器字長。在一個指令系統(tǒng)中，若所有指令的長度都是相等的，稱為定長指令字結(jié)構(gòu)；若各種指令的長度隨指令功能而異，稱為變長指令字結(jié)構(gòu)。第12頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2地址碼結(jié)構(gòu)

一條雙操作數(shù)指令的除操作碼之外，還應包含以下信息：第一操作數(shù)地址，用A1表示；第二操作數(shù)地址，用A2表示；操作結(jié)果存放地址，用A3表示；下條將要執(zhí)行指令的地址，用A4表示。這些信息可以在指令中明顯的給出，稱為顯地址；也可以依照某種事先的約定，用隱含的方式給出，稱為隱地址。第13頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1.四地址指令

(A1)OP(A2)→A3A4＝下條將要執(zhí)行指令的地址其中：Ai表示地址，(Ai)表示存放于該地址中的內(nèi)容。OPA1A2A3A4第14頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2.三地址指令

(A1)OP(A2)→A3(PC)+1→PC（隱含）執(zhí)行一條三地址的雙操作數(shù)運算指令，至少需要訪問？次主存。

第一次取指令本身，第二次取被操作數(shù)，第三次取操作數(shù)，第四次保存運算結(jié)果。

OPA1A2A3第15頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月3.二地址指令

(A1)OP(A2)→A1(PC)+1→PC（隱含）其中：A1為目的操作數(shù)地址，A2為源操作數(shù)地址。二地址指令執(zhí)行之后，目的操作數(shù)地址中原存的內(nèi)容已被破壞了。執(zhí)行一條二地址的雙操作數(shù)運算指令，至少需要訪問？次主存。OPA1A2第16頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4.一地址指令

(Acc)OP(A1)→Acc(PC)+1→PC（隱含）執(zhí)行一條一地址的雙操作數(shù)運算指令，只需要訪問？次主存。

第一次取指令本身，第二次取操作數(shù)。被操作數(shù)和運算結(jié)果都放在累加寄存器中，所以讀取和存入都不需要訪問主存。OPA1第17頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月5.零地址指令

零地址的算邏類指令是用在堆棧計算機中的，堆棧計算機沒有一般計算機中必備的通用寄存器，因此堆棧就成為提供操作數(shù)和保存運算結(jié)果的唯一場所。通常，參加算邏運算的兩個操作數(shù)隱含地從堆棧頂部彈出，送到運算器中進行運算，運算的結(jié)果再隱含地壓入堆棧。OP第18頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月不同地址數(shù)指令的特點和適用場合對于同一個問題，用三地址指令編寫的程序最短，但指令長度最長，而用二、一、零地址指令來編寫程序，程序的長度一個比一個長，但指令的長度一個比一個短。第19頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月指令系統(tǒng)中的每一條指令都有一個唯一確定的操作碼，指令不同，其操作碼的編碼也不同。通常，希望用盡可能短的操作碼字段來表達全部的指令。指令操作碼的編碼可以分為規(guī)整型和非規(guī)整型兩類。4.1.3指令的操作碼第20頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1.規(guī)整型

操作碼字段的位數(shù)和位置是固定的。假定：指令系統(tǒng)共有m條指令，指令中操作碼字段的位數(shù)為N位，則有如下關(guān)系式：

N≥log2m

規(guī)整型編碼對于簡化硬件設(shè)計，減少指令譯碼的時間是非常有利的。

IBM370機（字長32位）的指令可分為三種不同的長度,不論指令的長度為多少位，其中操作碼字段一律都是8位。第21頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月IBM370機的指令格式圖4-1IBM370機的指令格式第22頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2.非規(guī)整型

操作碼字段的位數(shù)不固定，且分散地放在指令字的不同位置上。

PDP-11機（字長16位）的指令分為單字長、兩字長、三字長三種，操作碼字段占4～16位不等，可遍及整個指令長度。顯然，操作碼字段的位數(shù)和位置不固定將增加指令譯碼和分析的難度，使控制器的設(shè)計復雜化。第23頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月PDP-11機的指令格式圖4-2PDP-11機的指令格式第24頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月最常用的非規(guī)整型編碼方式是擴展操作碼法。讓操作數(shù)地址個數(shù)多的指令（如三地址指令）的操作碼字段短些，操作數(shù)地址個數(shù)少的指令（如一或零地址指令）的操作碼字段長些。擴展操作碼法

第25頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月當用一些硬件資源代替指令字中的地址碼字段后當指令的地址字段為寄存器時可擴大指令的尋址范圍可縮短指令字長可減少訪存次數(shù)三地址OPR1,

R2,R3二地址OPR1,R2

一地址OPR1

指令執(zhí)行階段不訪存可縮短指令字長第26頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月EXP

某指令字長為16位，每個地址碼為6位，擴展操作碼技術(shù)，設(shè)有14條二地址指令，100條一地址指令，100條零地址指令：1）畫出擴展圖2）計算操作碼平均長度3）指令譯碼邏輯第27頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月EXP

某計算機的指令系統(tǒng)字長定長為16位，采用擴展操作碼，操作數(shù)地址需要4位。該指令系統(tǒng)已有三地址指令M條，二地址指令N條，沒有零地址指令。問：最多還有多少條一地址指令？第28頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月EXP

某指令系統(tǒng)的指令字長為12位，每個地址碼長為3位，試問，采用何種方案，使得該指令系統(tǒng)有4條三地址，8條二地址，180條單地址指令？若二地址指令僅有7條，單地址指令最多可有多少條？第29頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月一、操作數(shù)類型地址數(shù)字字符邏輯數(shù)無符號整數(shù)定點數(shù)、浮點數(shù)、十進制數(shù)ASCII邏輯運算二、數(shù)據(jù)在存儲器中的存放方式字地址為低字節(jié)地址字地址為高字節(jié)地址37621540字地址04低字節(jié)04512673字地址04低字節(jié)4.1.4指令的操作碼第30頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月存儲器中的數(shù)據(jù)存放（存儲字長為

32

位）地址（十進制）04812162024283236雙字雙字（地址32）雙字雙字（地址24）半字（地址20）半字（地址22）半字（地址16）半字（地址18）字節(jié)（地址8）字節(jié)（地址9）字節(jié)（地址10）字節(jié)（地址11）字（地址4）字（地址0）字節(jié)（地址14）字節(jié)（地址15）字節(jié)（地址13）字節(jié)（地址12）邊界對準地址（十進制）048字節(jié)(地址7)字節(jié)(地址6)字(地址2)半字(地址10)半字(地址8)半字(地址0)字(地址4)邊界未對準

▲▲第31頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月三、操作類型1.

數(shù)據(jù)傳送源目的寄存器寄存器寄存器寄存器存儲器存儲器存儲器存儲器置“1”，清“0”2.算術(shù)邏輯操作加、減、乘、除、增1、減1、求補、浮點運算、十進制運算與、或、非、異或、位操作、位測試、位清除、位求反如8086MOVESTORELOADMOVEPUSHPOP例如MOVEMOVEADDSUBMULDIVINCDECCMPNEGAAAAASAAMAADANDORNOTXORTEST第32頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月3.移位操作算術(shù)移位4.轉(zhuǎn)移(1)無條件轉(zhuǎn)移

JMP(2)條件轉(zhuǎn)移結(jié)果為零轉(zhuǎn)（Z=1）

JZ結(jié)果溢出轉(zhuǎn)（O=1）JO結(jié)果有進位轉(zhuǎn)（C=1）JC跳過一條指令SKP循環(huán)移位（帶進位和不帶進位）如300…305306307SKPDZD=0則跳邏輯移位完成觸發(fā)器第33頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)調(diào)用和返回CALLSUB1.........CALLSUB2…...CALLSUB2…RETURNRETURN......主程序地址200021002101子程序SUB1240025002501256025612700主存空間分配程序執(zhí)行流程子程序SUB2第34頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月INAX,nOUTDX,ALOUTn,AXOUTDX,AX(4)陷阱（Trap）與陷阱指令意外事故的中斷設(shè)置供用戶使用的陷阱指令如8086INTTYPE軟中斷提供給用戶使用的陷阱指令，完成系統(tǒng)調(diào)用5.輸入輸出一般不提供給用戶直接使用

在出現(xiàn)事故時，由CPU自動產(chǎn)生并執(zhí)行（隱指令）INAL,DXINAX,DX入端口地址CPU的寄存器出

CPU的寄存器端口地址如如INAL,nOUTn,AL第35頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2尋址技術(shù)所謂尋址，指的是尋找操作數(shù)的地址或下一條將要執(zhí)行的指令地址。尋址技術(shù)包括編址方式和尋址方式。第36頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月尋址可以分為指令尋址和數(shù)據(jù)尋址。尋找下一條將要執(zhí)行的指令地址稱為指令尋址，尋找操作數(shù)的地址稱為數(shù)據(jù)尋址。

指令尋址比較簡單，它又可以細分為順序?qū)ぶ泛吞S尋址。數(shù)據(jù)尋址方式種類較多，其最終目的都是尋找所需要的操作數(shù)。4.2.1指令尋址和數(shù)據(jù)尋址第37頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

順序?qū)ぶ房赏ㄟ^程序計數(shù)器PC加1，自動形成下一條指令的地址；跳躍尋址則需要通過程序轉(zhuǎn)移類指令實現(xiàn)。跳躍尋址的轉(zhuǎn)移地址形成方式有3種：直接（絕對）、相對和間接尋址，它與下面介紹的數(shù)據(jù)尋址方式中的直接、相對和間接尋址是相同的，只不過尋找到的不是操作數(shù)的有效地址而是轉(zhuǎn)移的有效地址而已。4.2.1指令尋址和數(shù)據(jù)尋址第38頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月LDA1000ADD1001DEC1200JMP7LDA2000SUB2001INCSTA2500LDA1100...0123456789PC+1指令地址尋址方式指令地址指令順序?qū)ぶ?順序?qū)ぶ?順序?qū)ぶ?跳躍尋址7順序?qū)ぶ?第39頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)據(jù)尋址方式是根據(jù)指令中給出的地址碼字段尋找真實操作數(shù)地址的方式。指令中的形式地址A───→有效地址EA

4.2.2基本的數(shù)據(jù)尋址方式尋址方式形式地址指令字中的地址

有效地址操作數(shù)的真實地址

約定指令字長=存儲字長=機器字長形式地址A操作碼尋址特征第40頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

寄存器是CPU內(nèi)部重要的數(shù)據(jù)存儲資源，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，是匯編程序員能直接使用的硬件資源之一。由于寄存器的存取速度比內(nèi)存快，所以，在用匯編語言編寫程序時，要盡可能充分利用寄存器的存儲功能。在高級語言(如：C/C++語言)中，也有定義變量為寄存器類型的，這就是提高寄存器利用率的一種可行的方法。

4.2.2基本的數(shù)據(jù)尋址方式什么是寄存器第41頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月一種典型的運算器結(jié)構(gòu)4.2.2基本的數(shù)據(jù)尋址方式常用的16個通用寄存器：AX累加器BX基址寄存器CX計數(shù)器DX數(shù)據(jù)寄存器SP堆棧指針BP變址指針SI源操作數(shù)DI目的操作數(shù)CS代碼段寄存器SS堆棧段寄存器DS數(shù)據(jù)段寄存器ES附加段寄存器第42頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月隱含尋址操作數(shù)地址隱含在操作碼中ADDA操作數(shù)主存尋址特征AACC暫存ALU另一個操作數(shù)隱含在ACC中如8086MUL指令被乘數(shù)隱含在AX（16位）或AL（8位）中MOVS指令源操作數(shù)的地址隱含在SI中目的操作數(shù)的地址隱含在DI中指令字中少了一個地址字段，可縮短指令字長第43頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月指令中給出的不是通常意義上的操作數(shù)地址，而是操作數(shù)本身，也就是說數(shù)據(jù)就包含在指令中，只要取出指令，也就取出了可以立即使用的操作數(shù)。在取指令時，操作碼和操作數(shù)被同時取出，不必再次訪問主存，從而提高了指令的執(zhí)行速度。但是，因為操作數(shù)是指令的一部分，不能被修改，而且立即數(shù)的大小受到指令長度的限制，所以這種尋址方式靈活性最差，通常用于給某一寄存器或主存單元賦初值或提供一個常數(shù)。立即尋址OP#A立即尋址特征立即數(shù)可正可負補碼第44頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

指令中地址碼字段給出的地址A就是操作數(shù)的有效地址，即形式地址等于有效地址：EA=A。由于這樣給出的操作數(shù)地址是不能修改的，與程序本身所在的位置無關(guān)，所以又叫做絕對尋址方式。操作數(shù)S=(A)

這種尋址方式不需作任何尋址運算，簡單直觀，也便于硬件實現(xiàn)，但地址空間受到指令中地址碼字段位數(shù)的限制。

movBX,VARmovCL,DA+3movAX,DS:[100H]直接尋址第45頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月操作數(shù)主存尋址特征LDAAAACC執(zhí)行階段訪問一次存儲器

A的位數(shù)決定了該指令操作數(shù)的尋址范圍操作數(shù)的地址不易修改（必須修改A）第46頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

間接尋址意味著指令中給出的地址A不是操作數(shù)的地址；而是存放操作數(shù)地址的主存單元的地址，簡稱操作數(shù)地址的地址。通常在指令格式中劃出一位作為直接或間接尋址的標志位，間接尋址時標志位＠=1。在一級間接尋址中，

EA=(A)S=((A))間接尋址第47頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月EA=（A）有效地址由形式地址間接提供OPA尋址特征AEA主存EAA1EA

A1主存

EA10執(zhí)行指令階段2次訪存可擴大尋址范圍便于編制程序OPA尋址特征A一次間址多次間址操作數(shù)操作數(shù)多次訪存第48頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月………子程序主程序…8081201202轉(zhuǎn)子程序轉(zhuǎn)子程序間接尋址編程舉例(A)=81(A)=202……@間址特征JMP@A…………………………第49頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月寄存器間接尋址

指令中的地址碼給出某一通用寄存器的編號，在被指定的寄存器中存放操作數(shù)的有效地址，而操作數(shù)則存放在主存單元中。

S=((Ri))EA=(Ri)操作數(shù)主存OPRi尋址特征地址………………R0RiRn寄存器第50頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

有效地址在寄存器中，操作數(shù)在存儲器中，執(zhí)行階段訪存

便于編制循環(huán)程序MovBH,[BP]MovAX,[BX]MovBH,SS:[BP]MovAX,DS:[BX]第51頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月變址尋址

把變址寄存器Rx的內(nèi)容與指令中給出的形式地址A相加，形成操作數(shù)有效地址，即EA=(IX)+A

。Rx的內(nèi)容稱為變址值。

OPA操作數(shù)主存尋址特征ALUIXIX為變址寄存器（專用）通用寄存器也可以作為變址寄存器第52頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月可擴大尋址范圍便于處理數(shù)組問題

Rx的內(nèi)容由用戶給定在程序的執(zhí)行過程中Rx內(nèi)容可變，形式地址A不變第53頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月例設(shè)數(shù)據(jù)塊首地址為D，求N

個數(shù)的平均值直接尋址變址尋址LDADADDD+1ADDD+2……ADDD+(N-1)DIV#NSTAANSLDA#0LDX#0INXCPX#NBNEMDIV#NSTAANS共N+2條指令共8條指令ADDX,DMX為變址寄存器D為形式地址(X)和#N

比較(X)+1X結(jié)果不為零則轉(zhuǎn)第54頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月基址尋址

基址寄存器Rb的內(nèi)容與指令中給出的位移量A相加，形成操作數(shù)有效地址，即:EA=(BR)+A

基址寄存器的內(nèi)容稱為基址值。指令的地址碼字段是一個位移量，位移量可正、可負。

第55頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月基址尋址圖4-8基址尋址過程OPA操作數(shù)主存尋址特征ALUBR第56頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月可擴大尋址范圍便于程序搬家

Rb內(nèi)容由操作系統(tǒng)或管理程序確定在程序的執(zhí)行過程中BR內(nèi)容不變，形式地址A可變第57頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月可采用通用寄存器作基址寄存器操作數(shù)主存尋址特征ALUOPR0AR0

作基址寄存器由用戶指定哪個通用寄存器作為基址寄存器通用寄存器R0Rn-1R1…基址寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)確定在程序的執(zhí)行過程中R0內(nèi)容不變，形式地址A可變第58頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月相對尋址

相對尋址是基址尋址的一種變通，由程序計數(shù)器PC提供基準地址，指令中的地址碼字段作為位移量D，兩者相加后得到操作數(shù)的有效地址，即EA=(PC)+A。位移量指出的是操作數(shù)和現(xiàn)行指令之間的相對位置。

A是相對于當前指令的位移量（可正可負，補碼）操作數(shù)尋址特征ALUOPA相對距離A1000PC……主存1000AOP第59頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月相對尋址方式的特點

①操作數(shù)的地址不是固定的，它隨著PC值的變化而變化，并且與指令地址之間總是相差一個固定值

A。當指令地址改變時，由于其位移量不變，使得操作數(shù)與指令在可用的存儲區(qū)內(nèi)一起移動，所以仍能保證程序的正確執(zhí)行。②采用PC相對尋址方式編寫的程序可在主存中任意浮動，它放在主存的任何地方，所執(zhí)行的效果都是一樣的。

③廣泛用于轉(zhuǎn)移指令，由于指令中給出的位移量可正、可負，所以對于指令地址而言，操作數(shù)地址可能在指令地址之前或之后。第60頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月相對尋址舉例M隨程序所在存儲空間的位置不同而不同EA=(M+3)–3=M–3*LDA#0LDX#0ADDX,DINXCPX#NBNEMDIV#NSTAANSMM+1M+2M+3而指令BNE與指令ADDX,D相對位移量不變–3*指令BNE操作數(shù)的有效地址為–3*相對尋址特征*第61頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月按字節(jié)尋址的相對尋址舉例OP位移量2000H2008H8JMP*+8OP06H2000H2008H8設(shè)當前指令地址PC=2000H轉(zhuǎn)移后的目的地址為

2008H因為取出JMP

*+8后PC=2002H二字節(jié)指令故JMP

*+8指令的第二字節(jié)為2008H-2002H=6H第62頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月EXP設(shè)相對尋址的轉(zhuǎn)移指令占3個字節(jié)，第一個字節(jié)為操作碼，第二、三字節(jié)為相對位移量（補碼表示），而且數(shù)據(jù)在存儲器中采用小段方案存放方式。每當CPU從存儲器取出一個字節(jié)時，即自動完成pc+1---pc。

1）若PC當前的值為240（十進制），要求轉(zhuǎn)移到290（十進制），則轉(zhuǎn)移指令的第二、三字節(jié)的機器代碼是什么？

2）若PC當前的值為240（十進制），要求轉(zhuǎn)移到200（十進制），則轉(zhuǎn)移指令的第二、三字節(jié)的機器代碼是什么？

第63頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月頁面尋址

頁面尋址相當于將整個主存空間分成若干個大小相同的區(qū)，每個區(qū)稱為一頁，每頁有若干個主存單元。每頁都有自己的編號，稱為頁面地址；頁面內(nèi)的每個主存單元也有自己的編號，稱為頁內(nèi)地址。這樣，操作數(shù)的有效地址就被分為兩部分：前部為頁面地址，后部為頁內(nèi)地址。頁內(nèi)地址頁面地址第64頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月頁面尋址（續(xù)）

頁內(nèi)地址由指令的地址碼部分自動直接提供，它與頁面地址通過簡單的拼裝連接就可得到有效地址，無須進行計算，因此尋址迅速。根據(jù)頁面地址的來源不同，頁面尋址又可以分成三種不同的方式：基頁尋址，EA=0∥A，操作數(shù)S在零頁面中?；搶ぶ穼嶋H上就是直接尋址。當前頁尋址，EA=(PC)H∥A，操作數(shù)S與指令本身處于同一頁面中。頁寄存器尋址，頁面地址取自頁寄存器，與形式地址相拼接形成有效地址。第65頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月指令寄存器主存儲器OPA0頁1頁N-1頁指令所在頁………0頁操作數(shù)0頁基頁尋址A頁內(nèi)地址頁面地址EA操作數(shù)3800000000000000000000380038255頁64K第66頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月指令寄存器主存儲器OPA0頁1頁N-1頁指令所在頁………指令所在頁操作數(shù)…PCHPCLPCH程序計數(shù)器當前頁尋址頁內(nèi)地址頁面地址EA操作數(shù)APCH操作數(shù)38382F852F2F38255頁64K第67頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月堆棧尋址(1)堆棧的特點堆棧硬堆棧軟堆棧多個寄存器指定的存儲空間先進后出（一個入出口）棧頂?shù)刂酚蒘P指出–11FFFH+12000H進棧（SP）–1SP出棧（SP）+1SP棧頂棧底2000HSP2000H……1FFFHSP1FFFH棧頂棧底進棧出棧1FFFH棧頂2000H棧頂?shù)?8頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)堆棧尋址舉例15200HACCSPX棧頂200H棧底主存151FFHACCSP15棧頂200H棧底主存X1FFHPUSHA前PUSHA后POPA前POPA后Y1FFHACCSPX棧頂200H棧底主存151FFH15200HACCSP棧頂200H棧底主存X15第69頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)SP的修改與主存編址方法有關(guān)①按字編址進棧出棧（SP）–1SP（SP）+1SP②按字節(jié)編址存儲字長16位進棧出棧（SP）–2SP（SP）+2SP存儲字長32位進棧出棧（SP）–4SP（SP）+4SP第70頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月復合尋址先變址后間址（(ix)+A）----有效地址先間址后變址(A)+(ix)----有效地址EXPix000010op100000000011000001100000100100100010000011100110000111第71頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月EXP

機器字長為16位，內(nèi)存容量為64k，指令為單字長指令，有50種操作，采用基址、間址和直接尋址，問:1）指令格式如何安排2）存儲器劃分多少頁面3）能否有其它尋址方式第72頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月EXP某計算機字長16位，存儲器按字編址，訪內(nèi)指令格式如下OPMAA為形式地址占8位。M為尋址方式占3位該指令能