本文主要是介绍边用边充电影响寿命吗?看看计算机指令组成与操作类型,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
计算机指令集体系结构之指令
指令由操作码和地址码字段组成。
操作码指明了指令要完成的操作。
长度可以固定:比如RISC(reduced instruction set computer)精简指令集计算机
与之对应的RISC(复杂指令集计算机),其操作码长度不固定。
一般采用拓展操作码技术。
图中指令字长共16位,操作码依次按4位,8位,12位,16位划分。
4位操作码(三地址)共有2^4=16种指令,其中使用了15条,剩下的2^4-14=1条用于8位拓展操作码,8位操作码(二地址)也使用了15条,留下一条区分12位操作码(一地址),直到16位操作码(零地址),此时使用全部的16条,因为本例最大只能操作码拓展全部到16位;。
即结论是拓展操作码中,指令操作码每减少a种,多构成a*2^(一地址的地址码位数)种拓展的下一位操作码。
例子:
1. 假设指令字长为16位,操作数的地址码为6位,指令有零地址,一地址,二地址三种格式。
(1)设操作码固定,而零地址指令由有P种,一地址指令有Q种,则二地址指令最多有多少种?
二地址指令操作码位数:
操作码固定:位数为16-6-6=4;
4位操作码有2^4=16种操作。
二地址指令有16-P-Q种。
(2)采用拓展操作码技术,若二地址指令由X种,零地址指令有Y种,则一地址指令最多有几种?
地址码拓展操作码长度可变,零地址,一地址,二地址操作码位数分别是16位,10位,4,位。
由上述图中的逻辑可知,操作码每减少一种,就可以多2^6种拓展的下个操作码。即二地址操作码每减少一种,多构成2^6种一地址操作码;
一地址操作码每减少一种,多构成2^6种零地址操作码。
二地址指令有X种,一地址指令最多有(2^4-X)*2^6种,(4位使用后剩下的用来区分下一地址操作码);
设一地址指令由M种,零地址指令有((2^4-X)*2^6-M))*2^6=Y种,解出M为(2^4-x)*2^6-Y*2^(-6);
指令操作数可直接寻址范围为2的幂次方,幂次方与地址码位数相同。
操作类型
1. 数据传送:对存储器store写,load读。
2。算术逻辑操作
3.移位:
算术移位:有符号数的移位。
逻辑移位:无符号数的移位。
循环移位:
4.转移:
(1)无条件转移:
JMP X:无条件跳转到X
(2)条件转移:
一些条件码:Z(零标志位),N(负标志位),V(溢出标志位),C(进位标志位),P(奇偶标志位):为偶数时候,P为1;
比如:BRO X(结果溢出,跳转到X)
BRC Y( 结果进位,跳转到Y)
(3)调用与返回
调用
CALL:
转到子程序入口。
RETURN:返回调用程序断点处,
(4)TRAP陷阱与陷阱指令
计算机运行2时候,可能出现意外情况,比如电源断开,除数为0,运算结果溢出等,此时计算机发出陷阱信号,暂停当前程序的执行,转入故障处理程序进行相应的处理。
5.
输入输出
6.其他;
等待,停机等指令。
指令格式
(1)RISC计算机,比如ARM,MIPS,指令长度受到了严格的限制,指令长度必须规整为一个字。
(2)CISC计算机,比如68K,采用允许指令长度拓展解决了固定指令长度问题
设计者
操作码与指令
三地址计算机
operation destination,source1,source2
source1和source2都是源地址,destination是目标地址,即用来存放结果。
双地址计算机
计算
比如a=a+b;
一个地址出现了两次,第一次作为源地址,第二次作为目的地址。
一个地址(即操作数)因为覆写而被破坏。
大多数计算机不能直接访问两个存储单元,而是两个寄存器,或者一个寄存器加一个存储单元。
68K处理器的ADD指令
ADD D0,D1 [ D1]+[D0] ←[D1]
ADD P,D1 [P]+[D1] ← [D1]
ADD D7,P [D7]+[P] ← [P]
单地址计算机
只在指令中有一个操作数,第二个操作数是叫做累加器的寄存器
比如c=a+b
LDA a;将P加载到累加器中。
ADD b;将Q与累加器的内容相加。
STA c; 将累加器的内容加载到c;
零地址计算机
根本没有地址指令
叫做栈计算机,对位于栈顶的数据进行处理
从栈顶取出元素,进行计算,结果入栈。
取元素叫出栈,放元素叫入栈。需要load指令和store指令从存储器读取数据或保存数据到存储器。
计算a+b
PUSH a;a入栈
PUSH b;b入栈。
ADD 栈顶两个元素出栈,然后相加入栈。
POPZ :栈顶数据出栈(结果)
运算的操作命令将栈顶元素出栈(可能不止一个)在运算完成后将其入栈;
一个半地址计算机
INTEL IA32系列和FREESCALE系列
计算(a+b)*c
MOVE a,D0;将a从存储器放入寄存器D0
ADD b,D0;将b从存储器放入寄存器D0
MOVE c,D1;将c从存储器放入寄存器D1
MULU D0,D1;将寄存器D0乘以寄存器D1
接下来讨论ARM的指令,
ARM是一个32的位的计算机,采用寄存器存储器结构,采用store/load指令在存储器和寄存器之间移动数据。
32位为一个字,16位为一个半字,16位为一个字
ARM有的16个寄存器,r0-r13为通用计算机,r14为链接寄存器,用于存放子程序返回地址。r15为程序计数器,r13为栈指针,但只要当需要使用时才会变为栈指针,
ARM指令
加法 ADD r0,r1,r2 [r0] ← [r1] +[r2]
减法 SUB r0,r1,r2 [r0] ←[r1]- [r2]
与 AND r0,r1,r2 [r0] ←[r1]·[r2]
或 ORR r0,r1,r2 [r0] ←[r1] ⊕[r2]
乘 MUL r0,r1,r2 [r0] ←[r1]*[r2]
寄存器-寄存器移动 mov r0,r1 [r0] ←[r1]
比较 cmp r1,r2 [r1] ←[r2]
相等跳转 beq label [pc]-label(跳转到label处)
ARM在算术或逻辑运算后不会自动更新状态标志,
更新ARM条件码,只有需要在指令助记符后面加后缀S,实现自动更新
SUBS r1,r1,#1;
在r1-1后,将结果放入r1并更新状态标志
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