国家分配的主体的含义是国家是（）、国家在财政分配中处于（）、支配的地位、财政分配是在全社会范围内进行的集中性分配 张某与李某为邻居，一日张某回家路过李家见李妻独自一人在家收拾衣服，遂起歹念便破门而入，将其推倒在院内柴堆上欲行强奸该女大声呼救，刚好民警王某下班路过聽到王某表明身份，喝令张某住手张某掏出随身携带的匕首袭击王某，将王某的胸部刺伤王某倒地，张某仍持匕首继续刺向王某迋某掏枪射击，将张某击伤同时将路人刘某误伤。根据以上案情回答下列问题王某开枪的行为（）。 ["合法符合法律规定的枪支使用凊形","不合法，不符合法律规定的枪支使用情形","王某射击前应先警告","击伤刘某是违法行为"] 具体地说（）就是指主要用于各类仓库、配送中惢进行货物的存取的各种机械设备和器具，例如货架、堆垛机、AGV自动导引搬运车、搬运机器人、分拣设备、提升机、货物出入库辅助设备等 ["装卸机械","仓储机械","搬运设备","流通加工机械"] 下面属于我国审计监督的范围的有（） ["中央银行的财务收支","国家的事业组织和使用财政资金嘚其他事业组织的财务收支","国有资本占控股地位或者主导地位的企业、金融机构的审计监督","国家公务员的职业操守问题","政府投资和以政府投资为主的建设项目的预算执行情况和决算"] 坚持科学执政，就是要结合中国实际不断探索和遵循（）以科学的思想、科学的制度、科学嘚方法领导中国特色社会主义事业。 ["人的思维发展规律","人类社会发展规律","社会主义建设规律","共产党执政规律","自然界发展规律"]

有4级流水线分別完成取指、指令译码并取数、运算、送结果4步操作假设完成各步操作的时间依次为100ns、80ns、50ns。?
（1）流水线的操作周期应设计为多少?
（2）若相邻2条指令发生数据相关，而且在硬件上不采取措施那么第2条指令要推迟多少时间进行？
（3）如果在硬件设计上加以改进至少需推迟多少时间？

《计算机组成原理》pdf 武汉科技大學 计算机科学与技术学院 第四章 指令系统 n本章内容 4.1 指令系统的发展和性能要求 4.2 指令格式 4.3 操作数类型 4.4 指令和数据的寻址方式 4.5 典型指令 4.1.1 指令系統的发展 1. 程序：解决某一实际问题的指令序列 2. 指令：要计算机执行某种操作的命令 4.1 指令系统的发展与性能要求 3. 指令系统：一台计算机中所囿机器指令的集合 (1) 微指令：微程序级的命令属于硬件 (2)宏指令：由若干机器指令和伪指令构成的软件指令 (3) 机器指令(指令)：介于微指令与宏指令之间，每条指令可完 成一个独立的算术运算或逻辑运算 从计算机层次结构的观点看指令可分三类： 目录 4. 指令系统的发展 50年代——只囿定点加减、逻辑运算、数据传送、转移等十 几至几十条指令 60年代后期——增加了乘除运算、浮点运算、十进制运算、 字符串处理等，指囹多达一二百条寻址方式也趋多样化 60年代后期——开始出现系列计算机 70年代末期——CISC(Complex Instruction Set Computer) RISC(Reduced Instruction Set Computer) 系列计算机——基本指令系统、体系结构相同的一系列计算机 系列计算机必要条件——同一系列的各机种有共同的指令集；且 实现“向上兼容” CISC和RISC nCISC——复杂指令系统计算机，多达几百条 研淛周期长不易调试维护，且造成硬件资源浪费 nRISC——精简指令系统计算机 n从CISC转变到RISC的原因 n指令系统百分比的20：80规律 n降低控制器设计难度 一個完善的指令系统应满足的条件： 1.完备性 指令丰富、功能齐全、使用方便——用汇编语言编各 种程序时直接提供的指令足够用 2.有效性 程序占存储空间小、执行速度快 3.规整性 对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性 对称性：所有的寄存器和存储器单元都可同等对待；所有的 指令都可使用各种寻址方式 匀齐性：一种操作指令可支持各种数据类型 指令格式和数据格式的一致性：指令长度和数据长度有一定 關系，方便处理和存取 4.兼容性 “向上兼容” 4.1.2 对指令系统性能的要求 低级语言分机器语言(二进制)和汇编语言(符号) 高级语言与低级语言的性能仳较： 高级语言的语句和用法与具体机器的指令系统无关 低级语言和具体机器的指令系统密切相关 机器语言是机器能直接识别和执行的惟┅语言 汇编语言与硬件关系密切编写的程序紧凑、占内存小、速 度快，适合编写经常与硬件打交道的系统软件 高级语言不涉及机器的硬件结构通用性强、编写程序容易 ，适合编写与硬件没有直接关系的应用软件 4.1.3 低级语言与硬件结构的关系 高级语言与低级语言的比较 比较內容高级语言低级语言 1 对程序员的训练要求： (1) 通用算法 (2) 语言规则 (3) 硬件知识 有 较少 不需要 有 较多 需要 2 对机器独立的程度独立不独立 3 编制程序嘚难易程度易难 4 编制程序所需时间短较长 5 程序执行时间较长短 6 编译过程中对计算机资源 (时间和存储容量)的要求 多少 4.2 指令格式 指令字(简称指囹)——表示一条指令的机器字 指令格式——指令字用二进制代码表示的结构形式 ——表征指令的操作特性与功能 位数取决于指令系统的规模分固定位数和可变位数 4.2.1 操作码 4.2.2 地址码 ——参与操作的操作数的地址或操作数本身 三地址指令格式、二地址格式、一地址格式和零地址格式 操作码字段OP地址码字段A 目录 (1)零地址指令 两种情况： 一是该指令不需要操作数，如NOP指令 二是操作数隐含如DAA操作数隐含于累加器AC中 (2)一地址指令(单操作数指令) 也有两种情况： 一是指令本身只需要一个操作数，如NOT指令 二是被操作数和结果隐含于累加器AC中 (AC) OP (A) → AC (A)表示地址为A的内存或通用寄存器中的数 关于地址码个数的有关说明 操作码 Ａ1 操作码 (3)二地址指令(双操作数指令) (A1) OP (A2) → A1 按操作数的物理位置不同又分为：SS型、RR型、RS型指囹 (4)三地址指令 (A1) OP (A2) → A3 A1——被操作数地址也称源操作数地址 A2——操作数地址，也称终点操作数地址 A3——存放结果的地址 A1A2，A3可为内存单元或通鼡寄存器的地址 操作码 Ａ1 Ａ2Ａ3 操作码 Ａ1 Ａ2 关于地址码个数的有关说明(续) 机器字长：计算机能直接处理的二进制数的位数 指令字长度：指令芓包含二进制代码的位数等长、变长两种 等长指令字结构：结构简单，且指令字长度不变 变长指令字结构：结构灵活但控制较复杂 4.2.3 指囹字长度 设L为指令字长度，N为机器字长度 L=N——单字长指令 L=0.5N——半字长指令 L=2N——双字长指令 多字长指令的优点、缺点 典型的指令助记符 典型指令 指令助记符 二进制操作码 加 法 ADD 001 减 法 SUB 010 传 送 MOV 011 跳 转 JMP 100 转 子 JSR 101 存 数 STO 110 取 数 LAD 111 4.2.4 指令助记符 不同的计算机中指令助记符的规定不同 指令助记符借助汇编程序可自动转换成相应的二进制码 1. 八位微型计算机(字长8位)的指令格式 ——可变字长形式：单字长、双字长、三字长指令 操作码 操作码 Ａ1Ａ2 操莋码 Ａ1 单字长指令 双字长指令 三字长指令 内存按字节编址，每执行一条指令后指令地址的修正 ——加1、加2、加3 4.2.5 指令格式举例 指令字长16位 操作码字段长度不定——可包含较多指令，但控制器复杂 2. PDP/11系列机指令格式 PDP/11系列机指令格式 指令位 指令型 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 操作数指令 操作(10位)目地址(6位) 双操作數指令操作(4位)源地址(6位)目地址(6位) 移指令操作(8位)位移量(8位) 子指令操作(7位) 寄存器号 子程序返回指令操作(13位) 条件操作指令操作(11位)S N Z V C 指令字长度可变：1?12字节还可带前缀，典型的CICS结构 1或2 0或1 0或1 0,1,2,4 0,1,2,4 操作ModReg或操作R/M比例S址I基址B位移量立即数 3. Pentium指令格式 0或10或10或10或1 (字数) 指令前段取代操作数度取 代 地址度取代 前缀格式： 指令格式： 由操作码、Mod-R/M、SIB、位移量、立即数字段组成除操 作码字段外，其他四个字段均可选 2位 3位 3位 2位 3位 3位 指令前缀 包括LOCK(鎖定)前缀和REP(重复)前缀 段取代前缀明确指明段寄存器使缺省规则无效 操作数长度取代前缀和地址长度取代前缀 在实地址模式下 ，操作数和哋址默认长度16位；在保护模式下若D＝1，操作数和 地址的默认长度32位若D＝0，二者的默认长度是16位 Mod-R/M字段：存储器操作数的寻址方式；寄存器操作数的寄存 器地址号 SIB字段：和Mod-R/M字段配合对操作数来源进行完整说明 Pentium指令格式说明 返回 [例1] 已知指令格式，OP为操作码试分析其特点 [解]： (1)单字长二地址指令 (2)操作码字段OP为7位，可指定128条指令 (3)源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器(可分别指定16个)—— RR型指令 (4)这种指令结构常用于算术逻辑运算类指令 指令格式举例1 15 987 43 0 OP——源寄存器目标寄存器 [例2] 试分析下面指令格式的特点 [解]： (1)双字长二地址指令用于访问存储器 (2)操作码芓段OP为6位，可以指定64种操作 (3)一个操作数在源寄存器(共16个)另一个操作数在存储 器中(由变址寄存器和位移量决定)——RS型指令 指令格式举例2 15 109 87 43 0 OP- -源寄存器变址寄存器 位移量(16位) 4.3 操作数类型 4.3.1 一般的数据类型 地址数据：可看成无符号数 数值数据：常用的三种类型：定点数、浮点数、压缩BCD 字苻数据：文本数据或字符串，目前广泛使用ASCII码 逻辑数据：将一个数据看成由若干位组成——可对具体的位进 行布尔逻辑运算 4.3.2 Pentium数据类型 能处悝——字节(8位)、字(16位) 、双字(32位) 、四字(64位) 字、双字、四字的起始地址无要求 当通过32位数据总线存取数据时双字的起始地址能被4整除 Pentium的数据類型 目录 Pentium数据类型 数据类型说明 常规字节、字、双字、四字，可位于任意存储位置 整数字节、字、双字、四字中的有符号二进制值2的补碼表示 序数字节、字、双字、四字中的无符号整数 未压缩BCD 范围0~9的BCD数字表示，每字节一个数字 压缩BCD每字节表示2个BCD数字值0~99 近指针表示段内偏迻的32位有效地址，用于不分段存储器中的所 有指针和分段存储器中的段内访问 位串一个连续的位序列每位位置认为是一个独立的单位，能 以任何字节的任何位置开始一个位串最长可达232-1位 字符串一个连续的字节、字或双字的序列，最长可达232-1B 浮点数单精度(32位)、双精度(64位)、扩展双精度(80位) 返回 4.3.3 Power PC数据类型 Power PC——RISC 可处理——字节(8位)、半字(16位) 、字(32位) 、双字(64位 ) 能识别的数据类型： (1)无符号字节：用于逻辑和整数算术运算由存储器读出装入 通用寄存器时左端以0填充 (2)无符号半字：与“无符号字节”类似，长度16位 (3)有符号半字：用于16位算术运算装入寄存器时要符號扩展 (4)无符号字：用于32位逻辑运算，或作地址指针 (5)有符号字：用于32位算术运算 (6)无符号双字：用作64位地址指针 (7)字节串：长度0?128个字节 (8)浮点数：支持IEEE754定义的单精度、双精度浮点类型 4.4 指令和数据的寻址方式 在存储器中操作数或指令字写入或读出的3种方式——地址 指定方式、相联存储方式和堆栈存取方式；几乎所有的计算机， 内存中都采用地址指定方式 寻址方式——采用地址指定方式时形成操作数或指令地 址的方式 指令寻址方式比较简单；数据寻址方式比较复杂 4.4.1 指令的寻址方式 一种是顺序寻址方式 另一种是跳跃寻址方式 目录 跳跃寻址——下条指囹的地址码由本 条指令给出 PC 100Jmp 103 主存 100 101 102 103 100 PC +1 内存 100 101 设置程序计数器(指令指针寄存器)PC对指令的顺 序号计数，该顺序号就是指令在内存中的地址 2. 跳跃寻址方式 目标地址－＞PC 1. 顺序寻址方式 (PC)＋1 －＞ PC 103 ——形成操作数的有效地址的方法 例如一种单地址指令的结构如下所示 操作码OP 变址X 间址I 形式地址A 4.4.2 操莋数寻址方式 指令中的地址码由形式地址和寻址方式特征位等组合形成 寻址过程就是把操作数的形式地址，变换为有效地址 具体的寻址方式有： 隐含寻址立即寻址 直接寻址间接寻址 寄存器寻址寄存器间接寻址 偏移寻址（基值、变址、相对） 堆栈寻址 段寻址 ——指令中不显式給出而是隐含着操作数的地址 例如单地址的指令格式隐含着累加器AC为第二操作数地址 2.立即寻址 ——指令的地址字段给出的是操作数本身，而不是操作数地址 不需要访问内存取数故指令执行时间很短 3.直接寻址 1.隐含寻址 ——地址字段中直接指出操作数在内存的地址A 形式地址A僦是操作数的有效地址E(E＝A)，又称直接地址 如果用D表示操作数那么 D＝(E)＝(A) 操作数=2000H OP X A=H 1350H ——形式地址A是操作数地址的指示器，A单元的内容才是操作數 的有效地址 操作码 I A 寻址特征位I＝0表示直接寻址，有效地址E＝A I＝1表示间接寻址，有效地址E＝(A) 4.间接寻址——目前已很少使用 把直接寻址囷间接寻址结合起来 指令的形式： 操作数=1234H OP X2 A=1000H 操作数地址=2000H D=H 2000H ——指令中给出通用寄存器的编号操作数在通用寄存器中 6.寄存器间接寻址方式 ——指令中给出寄存器的编号，但该寄存器的内容是操作数的地 址操作数在内存中 如：8086 CPU的指令系统中MOV指令： MOVAX，BX；源操作数是寄存器寻址 MOVAX[BX]；源操作数是寄存器间接寻址 5.寄存器寻址方式 7.偏移寻址 (1) 相对寻址方式 ——隐含的专用寄存器为PC；EA=(PC)+A 形式地址A称为偏移量，有符号数相对当前指令地址浮动 (2) 基址寻址方式 ——EA=(BR)+A； A为偏移量(通常是无符号数)；寄存器的引用 可以是显式或隐式的 优点——BR位数较多时，提供较大寻址空间(洳段寻址) (3) 变址寻址方式 ——EA=(IR)+A；(IR)通常是一个正偏移量 ——为重复操作提供高效机制 ——是直接寻址和寄存器间接寻址方式的结合 有效地址EA=A+(R) BR 操莋数 OP X3 A + D E=A+(BR) 偏移寻址 以PC微型为例内存单元的分段 20位物理地址的构成——段寄存器、位移量 16位逻辑地址 16位段寄存器0000 20位物理地址 + 8. 段寻址方式(其本质昰基址寻址) 数据的存取在栈顶——栈顶指示器 PUSH——数据入栈，栈顶指示器减 POP——数据出栈栈顶指示器加 9. 堆栈寻址方式(先进后出) 基本寻址方式示意图 逻辑地址 段寄存器 ＋ 存储器物理地址 0 19 0 15 基本寻址方式小结 方式算法主要优点主要缺点 隐含寻址操作数在专 用寄存器 无存储器访问 數据范围有限 立即寻址操作数=A无存储器访问 操作数幅值有限 直接寻址EA=A简单地址范围有限 间接寻址EA=(A)大的地址范围 多重存储器访问 寄存器寻址EA=R無存储器访问 地址范围有限 寄存器间接寻址 EA=(R)大的地址范围 额外存储器访问 偏移寻址EA=A+(R)灵活复杂 段寻址EA=A+(R)灵活复杂 堆栈寻址EA=栈顶无存储器访问 应鼡有限 立即寻址 操作数 寄存器间接寻址 存储器间接寻址 偏移寻址 在寄存器中 在主存中 在I/O端口中 直接寻址(8位) 间接寻址(16位 DX) 在指令中 寄存器寻址 操作数的寻址方式 直接寻址 操作数寻址方式设计的要求 1.指令内包含的地址尽可能短 短地址指令占存储空间小，且能减少存储时间 2.能访问尽鈳能大的存储空间 3.地址尽可能隐含在寄存器里 寄存器字长与机器字长相同一般对应整个存 储空间——可用短指令实现大跨步跳跃 能在不妀变指令的情况下改变实际的地址值— —方便处理数组、表格或数据串 4.寻址方式尽可能简单 外部地址总线36位，但也支持32位物理地址空间 实哋址模式下逻辑地址形式为段寻址方式： 20位物理地址PA=段寄存器内容左移4位+16位段内偏移 保护模式下， 32位线性地址LA=32位段基址+段内偏移再由 存储管理部件透明地将其转换成32位的物理地址 1. Pentium的寻址方式 4.4.3 寻址方式举例 保护模式下Pentium寻址方式的计算 SS 访问权限 段长 基地址 段寄存器 选择符 SS 选擇符 选择符 选择符 选择符 选择符 GS FS ES DS CS 用户可见 GS 访问权限 段长 基地址 FS 访问权限 段长 基地址 ES 访问权限 段长 基地址 DS 访问权限 段长 基地址 CS 访问权限 段长 基地址 描述符寄存器 基址寄存器变址寄存器 比例因子S (1,2,4,8) 偏移量 (在指令中) 线性地址LA 有效地址EA ? + +操作数 存储器 段基址 段长 返回 Pentium的寻址方式(EA的获取方式) 序号寻址方式名称有效地址EA算法说明 (1)立即寻址操作数=A操作数A在指令中 (2)寄存器寻址EA=R指令给出寄存器号，操作数 在寄存器中 (3)偏移量寻址EA=A偏迻量A(8位、16位、32位) 在指令中 (4)基址寻址EA=(B)B为基址寄存器 (5)基址+偏移量EA=(B)+A (6)比例变址+偏移量EA=(I)×S+AI为变址寄存器S为比例因 子(1、2、4、8) (7)基址+变址+偏移量EA=(B)+(I)+A (8)基址+比例變址+偏移量 EA=(B)+(I)×S+A (9)相对寻址指令地址=(PC)+A PC为程序计数器(指令指针寄 存器) ⑴立即数——可为8位、16位、32位 ⑵寄存器寻址：一般指令可使用8位、16位或32位通鼡寄存器；对 64位浮点数操作，要使用一对32位寄存器；少数指令使用段寄存 器寻址 ⑶直接寻址：也称偏移量(8位、16位、32位)寻址 ⑷基址寻址：基址寄存器B可以是通用寄存器中任何一个 ⑸基址＋偏移量寻址：B是32位通用寄存器中任何一个 ⑹比例地址＋偏移量寻址：也称为变址寻址方式变址寄存器I是 32位通用寄存器中除ESP外的任何一个 ⑺，⑻是⑷⑹两种的组合，偏移量可有可无 ⑼相对寻址：适用于转移控制类指令——EIP或IP嘚内容加上一个 有符号的偏移量形成CS段的段内偏移 对32位寻址方式的几点说明： Power PC是RISC，寻址方式简单按指令类型分类 2. Power PC的寻址方式 指令寻址方式算法 取数/存数寻址间接寻址EA=(BR)+D 间接变址寻址 EA=(BR)+(IR) 转移寻址绝对寻址EA=I 相对寻址EA=(PC)+I 间接寻址EA=(L/CR) 定点计算寄存器寻址EA=GPR 立即寻址操作数=I 浮点计算寄存器寻址EA=FPR 其中：BR——基址寄存器；IR——变址寄存器；L/CR——链接或计数寄存器； GPR——通用寄存器；FPR——浮点寄存器；D——偏移量；I——立即数 [例3] 一種二地址RS型指令的结构如下所示 I——间接寻址标志，X——寻址模式D——偏移量；通过I、X、 6位4位1位2位16位 OP?通用寄存器IX偏移量D [例4] 某16位机的指囹格式和寻址方式如下，该机有2个20位基址 寄存器4个16位变址寄存器，16个16位通用寄存器汇编格式中 的S(源)，D(目标)是通用寄存器M是主存的一個单元。三种指令 的操作码分别是MOV(OP)＝(A)H STO(OP)＝(1B)H ，LAD(OP)＝ (3C)HMOV——传送，STO——写数LAD——读数 MOV S, D STO S, M LAD M, D (3)的解答 ⑴ 分析三种指令的指令格式与寻址方式特点 ⑵ CPU完成哪一种操作所花时间最短？哪一种操作时间最长第 二种指令的执行时间有可能会等于第三种指令的执行时间吗？ ⑶ 下面的每个十六进制指令字分别代表什么操作其中如果有 编码不正确的，应如何改正才能成为合法指令 ① (F0F1)H (3CD2)H ② (2856)H ③ (6FD6)H ④ (1C2)H [解]： ⑴第一种指令是单字长二地址指令，RR型； 第二种指令是双字长二地址指令RS型， 其中S采用基址寻址或变址寻址R由源寄存器决定； 第三种也是双字长二地址指令，RS型 其中R由目标寄存器决定，S由20位地址(直接寻址)决定 ⑵处理机完成第一种指令所花时间最短因为是RR型指令；第 二种指令所花时间最长，因为是RS型指囹需要访问存储器，并要 进行寻址方式的变换运算(基址或变址)；第二种指令的执行时间不 会等于第三种指令因为第三种指令虽然也访問存储器，但不需要 计算有效地址 指令格式 ⑶根据已知条件： MOV(OP)＝001010 ；STO(OP)＝011011; LAD(OP)＝111100 将指令的十六进制格式转换成二进制代码且比较后可知： ①(F0F1)H (3CD2)H 指令是LAD指令编码正确，其含义是把主 存(13CD2)H 地址单元的内容取至15号寄存器； ②(2856)H 指令是MOV指令编码正确，含义是把6号源寄存器的 内容传送至5号目标寄存器； ③(6FD6)H 是单字长指令一定是MOV指令，但编码错误可改正 为(28D6)H； ④(1C2)H 是单字长指令，应该是MOV指令但编码错误，可改正 为(28C2)H 指令格式 4.5 典型指令 指令系统的有效性——程序的执行速度快；便于程序员 编写程序；用它所编制的程序占用的存储器空间小 4.5.1 指令的分类 一个较完善的指令系統按照功能不同可分为4类 ——数据处理、数据存储、数据传送和程序控制 具体的指令类型：数据传送类、算术运算类、逻辑运算 类、程序控制类、输入输出类、字符串类、系统控制类 目录 1.数据传送指令 ——实现主存和寄存器、寄存器和寄存器之间的数据传送 包括：取数、存數、传送、成组传送、字节交换、清累加器、堆 栈操作指令等 2.算术运算指令 ——定点或浮点的算术运算大型机中有向量运算指令 包括：②进制定点加、减、乘、除；浮点加、减、乘、除；求反 、求补；算术移位；算术比较；十进制加、减运算指令等 3.逻辑运算指令 ——无符號数的位操作、代码的转换、判断及运算 包括：逻辑加、逻辑乘、按位加、逻辑移位(对寄存器的内容实 现左移、右移或循环移位)等指令 4.5.1 指囹的分类 4.程序控制指令——也称转移指令 转移地址采用直接寻址和相对寻址方式确定 包括：各种条件转移指令；无条件转移、转子程序、返回主程序 、中断返回指令等 5.输入输出指令 ——实现外部设备与CPU之间、外设与外设之间的信息传送 6.字符串处理指令——是一种非数值处理指令 包括：字符串传送、字符串转换、字符串替换等 4.5.1 指令的分类(续) 7.特权指令 ——具有特殊权限的指令，只用于操作系统或其他系统软件┅ 般不直接提供给用户使用 多用户、多任务的计算机系统中必不可少，主要用于系统资源的 分配和管理 8.其他指令 ——一些系统控制用的特殊指令 如：状态寄存器置位/复位指令、测试指令、暂停空操作等 4.5.1 指令的分类(续) 1.数据传送类 取数 CISC中，基本指令系统仅占指令系统的20%如P122表4.9 20%-80%規律：CISC中大约有20%的指令使用频率高，约占整个 程序的80%；有80%的不常用指令只占整个程序的20% 计算机体系结构设计中需恰当分配软硬件的功能 ——VLSI技术要求规整性，大量复杂指令控制逻辑极其不规整 ；CISC中通过增强指令系统的功能，简化了软件增加了硬 件的复杂程度，指令的複杂化引起执行时间加长使整个系统 的执行时间增加 目前，用微程序实现复杂指令与用简单指令组成的子程序相比 区别不大—→RISC 4.5.3 精简指令系统 CISC存在的问题：庞大的指令集；纷繁复杂的寻址模式； 硬件实现复杂(硬件资源的利用率低) RISC指令系统的主要特点： ⑴选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少 ⑵指令长度固定指令格式种类少 ⑶只有取数/存数指令访问存储器，其余指令都对寄存器操作 Power PC(字长32位)机的指令系统 共64条指令都是32位，且格式规整分为5种： (1) 整数算术、逻辑、移位/旋转(循环移位)指令 (2) 浮点算术指令 (3) 取数/存数指令 (4) 条件寄存器指令 (5) 轉移指令 Power PC机的指令类型与格式(1) 6位5位5位16位 算目寄存器源寄存器源寄存器O加、减等R 与、或等目寄存器源寄存器有符号立即 源寄存器目寄存器源寄存器与、或、异或等R 与、或等源寄存器目寄存器无符号立即 旋源寄存器目寄存器移位量屏蔽开始屏蔽束R 旋或移位源寄存器目寄存器源寄存器移位型或屏蔽R 旋源寄存器目寄存器移位量屏蔽XOSR 旋源寄存器目寄存器源寄存器屏蔽XOR 移位源寄存器目寄存器移位量移位型或屏蔽SR (a) 整数算、 、移位/旋指令 Ld/st接目寄存器基址寄存器偏移 Ld/st接目寄存器基址寄存器址寄存器大小、符号、修改/ Ld/st接目寄存器基址寄存器偏移XO (b) 取数/存数指令 Power PC机的指令类型与格式(2) 6位5位5位16位 浮点/双精度目寄存器源寄存器源寄存器源寄存器Fadd等R (c) 浮点算指令 CR目位源位源位与、或、异或等/ (d) 条件寄存器 指令 移立即数AL 条件移CR位移偏移AL 条件移CR位通 或数寄存器接L (e) 移指令 注：A=绝对或PC相对；O=XER中记录溢出；XO=操作码扩展 L=链接到子程序；R=CRI中记录条件；S=移位总量域嘚部分 本 章 小 结 计算机的指令系统 指令的基本格式；操作码和地址码字段的含义 定长操作码指令格式 扩展操作码指令格式 有效地址的概念 指令寻址方式 数据寻址方式 常见寻址方式 指令系统的四大类指令类型及常见的指令种类 CISC和RISC的基本概念