计算机组成原理-笔记-第四章

曾经终败给现在 2024-05-06 23:27 93阅读 0赞

## ?章节汇总 ##

> **[第一章——计算机系统概述（硬件+软件）][Link 1]**
> 
> **[第二章——数据的表示和运算][Link 2]**
> 
> **[第三章——存储系统 ][Link 3]**
> 
> **[第四章——指令系统][Link 4]**
> 
> **[第五章——中央处理器][Link 5]**
> 
> **[第六章——总线][Link 6]**
> 
> **[第七章——输入输出系统][Link 7]**

**目录**

**第四章——指令系统**

**1、指令格式**

**（1）指令（机器指令-二进制数）**

**（2）指令分类（按照 地址码的数量 分类）**

**（3）指令分类（按照长度分类）**

**（4）指令分类（按照 操作类型）**

**（5）总结**

**2、拓展操作码**

**（1）操作码拓展方法（注意事项）**

**（2）习题（拓展操作码）**

**（3）总结**

**3、指令寻址（顺序、跳跃）**

**（1）总结**

**4、数据寻址**

**（1）直接寻址（和立即寻址不一样——2次）**

**（2）间接寻址（便于-编制程序-n次）**

**（3）寄存器寻址（速度快-1次）**

**（4）寄存器间接寻址（速度快-对间接寻址来说-2次）**

**（5）隐含寻址**

**（6）立即寻址**

**（7）总结**

**5、数据寻址（偏移寻址）**

**（1）基址寻址（基地址+偏移量——面向操作系统）**

**（2）变址寻址（循环结构——面向程序员）**

**（3）相对寻址（方便jump跳转！）**

**（4）总结**

**（5）硬件——比较器**

**（6）堆栈寻址（软硬件的实现方式都有——pop & push）**

**6、汇编语言**

**（1） 指明内存的读写长度**

**（2） 寄存器**

**（3） 命令说明**

**（4） X86汇编指令**

**（5） AT&T格式 和 Intel格式**

**（6） 选择语句（用jump）**

**（7） 循环语句（jump & loop）**

**（8） CISC & RISC**

--------------------

## 第四章——指令系统 ##

> **CPU****设计厂商会定义并实现一组机器指令集，供汇编语言使用和调用。**
> 
> **机器指令是计算机硬件直接理解和执行的指令，它们以二进制形式表示，对应着特定的操作和功能。**

### 1、指令格式 ###

![b916e82d63234b4d816761afbbed1c3e.png][]

#### （1）指令（机器指令-二进制数） ####

![55e5e2a0f9824bae9bf00e8cacb9ae4a.png][]

![3f973b71c7aa4edeaad610138eb26aeb.png][]

#### （2）指令分类（按照 地址码的数量 分类） ####

![850099dd28c449f38be4536a090a158b.png][]

![7d0442ef8c324c06abfb668452c4f8e7.png][]

![d7a7a9e6d5084fab80c51718480389dc.png][]

![3925c831fec143cb8879512db56494d8.png][]

#### （3）指令分类（按照长度分类） ####

**机器字长：CPU一次运算，可以处理的位数！（16、32、64位）x32、x64**

**因此，当指令是双字长指令时，那么CPU需要分两次读取！**

![c1ece094c51040139a81433d6c50ba64.png][]

![960f32e6facc4b24b4c5b494994ab3d2.png][]

#### （4）指令分类（按照 操作类型） ####

![1184f8c84a3d43ae89493356407b2d5e.png][]

#### （5）总结 ####

![ef80f7f77e9d451e852f0d24a629ed0e.png][]

--------------------

### 2、拓展操作码 ###

#### （1）操作码拓展方法（注意事项） ####

![07d9264b20b24d569c5ca259e62f8c43.png][]

![47f85116ff284298813d45eab8a6646b.png][]

#### （2）习题（拓展操作码） ####

![99c0d137d22848baad34c5316c4be889.png][]

#### （3）总结 ####

![3d345c7b5a344b188d28084b50f75b42.png][]

--------------------

### 3、指令寻址（顺序、跳跃） ###

> **顺序寻址：**
> 
> **根据【指令长度】和【主存储器如何编址】来进行计数（PC-program count）**
> 
> **即由【指令长度】和【主存储器如何编址】的比值来确定累加的步进**
> 
> **PC****的数值——指向下一个要运行的指令！（类似于让你运行对应的代码行数！）**
> 
> **跳跃寻址：**
> 
> **当你按照顺序寻找的时候，遇到函数或者（goto语句时），就会跳转到对应的代码行！**
> 
> **这个也是类似！，当你遇到jump语句时，要跳到指定位置！！！**

**定长指令**

![4976cfcaec644fdd96e2b4c9c9773034.png][]

**变长指令**

![74b5982d986a43e38c6a820981e7c928.png][]

#### （1）总结 ####

![f8859fba08384cd382fb1af14c9da39b.png][]

--------------------

### 4、数据寻址 ###

![9c3852d2fe9641749e7f3658376ce97c.png][]

#### （1）直接寻址（和立即寻址不一样——2次） ####

**直接：直接去主存中找！**

**立即：地址码=操作数——直接用！**

![1d2a661049ee4dbbb24f7467ae829bd7.png][]

#### （2）间接寻址（便于-编制程序-n次） ####

![11b182f52d90414a91303b96c8371c60.png][]

#### （3）寄存器寻址（速度快-1次） ####

![1c5ecbfcba6d49c6aaa2c02ce076a0ab.png][]

#### （4）寄存器间接寻址（速度快-对间接寻址来说-2次） ####

![60f3691b9b214929ba7132e1efee49e1.png][]

#### （5）隐含寻址 ####

![6ddd355db60c4b16a4d784f5dd9095bf.png][]

#### （6）立即寻址 ####

![b5410d11194c4ae7be2fd23422e26a70.png][]

#### （7）总结 ####

![866afa5aaa33476ba70341322ef6e2c2.png][]

### 5、数据寻址（偏移寻址） ###

#### （1）基址寻址（基地址+偏移量——面向操作系统） ####

> **记得要用bit位来表明——哪一个寄存器中存放了基地址！！！**
> 
> **优点：存储在内存中，偏移量按照基地址来算（相当于是：相对的），所以当程序并发运行时，指令存储的位置即使有变动，指令也无需修改！**
> 
> **缺点：****基址寻址需要一个特定的寄存器来存储基址的值，并且在执行指令时需要进行基址和偏移量的计算。这会引入一定的额外开销。**

![96c467354a7b452b9b71322a870a71dc.png][]

![4aa0cc4b197c43d789dae7a46e428eea.png][]

#### （2）变址寻址（循环结构——面向程序员） ####

![ca302d6e15144808b65e3e165d5f2374.png][]

#### （3）相对寻址（方便jump跳转！） ####

> **注意：程序段发生改变，那么程序指向的操作数会不会改变呢？**
> 
> **优化方法：将数据段和程序段分开！这样当程序段改变，指向的数据位置就不会改变啦！**

![bcd966ea7cdc4baca7008adedf741a4c.png][]

#### （4）总结 ####

![3403363e552d46c6a33e650e1269f405.png][]

#### （5）硬件——比较器 ####

![7ef97284ae7c4d26b87fc2f2d548da9d.png][]

#### （6）堆栈寻址（软硬件的实现方式都有——pop & push） ####

![a7731fb677f4432ba71af776d7d71334.png][]

### 6、汇编语言 ###

#### （1） 指明内存的读写长度 ####

![c362688703af4008bd0e0ab3572334be.png][]

#### （2） 寄存器 ####

![a7edcbb8581f4313831adebd135d8ddf.png][]![683d74c5d6234a5ba2ca1a5c819fa070.png][]

#### （3） 命令说明 ####

![7b394caa5a68424db1e3b8a6beea969b.png][]

#### （4） X86汇编指令 ####

![6705eed8b4f94912993ddc6e988ace1c.png][]

![8e52bbdd7d7f4b60bf59a1799ab8c252.png][]

#### （5） AT&T格式 和 Intel格式 ####

![58350a39fbc94e2596076945146c30c2.png][]

#### （6） 选择语句（用jump） ####

![dc09bfeca15e49bf96e66b9fc6dec616.png][]

![d07bdfa9ad154b438dbf90f66f50b78d.png][]

#### （7） 循环语句（jump & loop） ####

![22a25233dc8c4c96a06902d68ecae4a7.png][]

#### （8） CISC & RISC ####

![23e98fe5263a46e783d3de59c357eaf6.png][]

[Link 1]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132127903?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 2]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132138968?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 3]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132167425?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 4]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132185719?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 5]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132206827?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 6]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132228317?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 7]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132247090?spm=1001.2014.3001.5502#t0
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