指令系统

指令的格式与基本作用

基本格式

零地址指令：只给出操作码OP，没有显示地址
一地址指令：操作码+地址
二地址指令：操作码+源地址+目的地址
三地址指令：操作码+源地址+目的地址+存入地址
四地址指令：操作码+源地址+目的地址+存入地址+下一条指令地址
特别的，为了提高指令识别的速度和译码效率，多数系统采用定长操作码指令格式
同时，为了在有限的字长的情况下，使用更多的指令，我们可以采用可变长度操作码的方法，针对不同地址个数的指令，我们可以设计不同长度的操作码来兼容。只要保证最大字长不变即可

操作类型

数据传送：MOV，LOAD，STORE，PUSH，POP
算术运算和逻辑运算：ADD,SUB,MUL,DIV,INC,DEC,AND,OR,NOT,XOR
移位操作：算术移位，逻辑移位，循环移位
转移操作：JMP，BRANCH，CALL，RET，TRAP

寻址方式

指令寻址

即，寻找下一条指令的地址
1、顺序寻址：PC寄存器中储存
2、跳跃寻址：通过转移指令实现

数据寻址

即，如何表示一个操作数的地址

正常寻址方式

1、隐含寻址：
不给出操作数的地址，而是隐式的约定某个寄存器/硬件为操作数
例: ADD
公式：OP中隐含
2、立即寻址：
给出的不是操作数的地址，而是操作数本身。利用操作数本身（有符号数）直接运算
示例：MOV AX, 1234H
公式：操作数=A
3、直接寻址：
形式地址A就是真实地址EA，可以直接访问
公式：EA = A
示例指令：MOV AX, [2000H]
4、间接寻址：（要访问两次主存，不好用）
形式地址给出的不是真实地址，而是真实地址值在存储单元中的地址。
公式：EA = (A)
示例指令：MOV AX, [[2000H]]
5、寄存器寻址：
和直接寻址相似，只是把访问主存改为访问寄存器而已
公式：EA = R （这里的EA指操作数的位置，即寄存器R本身）
示例指令：MOV AX, BX
6、寄存器间接寻址：
和间接寻址相似，但是访问的是寄存器中储存的地址。
公式：EA = (R)
示例指令：MOV AX, [BX]

偏移寻址

偏移寻址的意思是，从特定寄存器中取出一个地址，然后加上偏移量A（==有符号数==），最终得到完整地址。
主要分为三种方式：
7、相对寻址：
寄存器为PC寄存器
公式：EA = (PC) + A
8、基址寻址：
寄存器为基址寄存器
公式：EA = (BR) + A
9、变址寻址：
寄存器为变址寄存器
公式：EA = (IX) + A
10、堆栈寻址
隐含调用了sp寄存器来寻址
公式：EA = (SP)

特别注意：偏移寻址的范围，不算A的！因为，地址位的位数有上限，会取模！
在考试或理论分析中，当基址/变址寄存器的位数远大于偏移量的位数时，通常认为这种寻址方式的有效寻址范围就是由寄存器位数所决定的整个主存空间。

RISC和CISC的特点

CISC 与 RISC 核心特点对比表

对比维度	CISC (复杂指令集计算机)	RISC (精简指令集计算机)	记忆口诀
设计哲学	硬件复杂，软件简单	硬件简单，软件（编译器）复杂	一个靠硬，一个靠软
指令系统	指令数量多、系统庞大 (200-300条)	选取常用指令，数量少 (<100条)	多而全 vs 少而精
指令长度	可变长度，格式复杂	固定长度，格式规整	长短不一 vs 整齐划一
内存访问	任何指令都可能访问内存	仅 Load/Store 指令访问内存	谁都能访 vs 专人负责
通用寄存器	数量较少	数量较多，减少访存	寄存器少 vs 寄存器多
执行速度	指令执行时间差异大	大部分指令在单周期内完成	快慢不均 vs 步调一致
流水线	不利于流水线处理	易于实现指令流水线	流水线困难 vs 流水线友好
控制方式	微程序控制 (Microcode)	硬布线逻辑 (Hard-wired)	微码控制 vs 硬线逻辑
编译器	优化困难，难生成高效代码	编译器优化起关键作用	编译器难 vs 编译器强
过程调用	主要靠栈 (Stack) 传递参数	主要靠寄存器传递参数，更高效	一个靠栈，一个靠寄存器