指令系统

一、传送指令 1、数据传送指令move mov sreg/reg/mem,sreg/reg/mem/imm;sreg/reg/mem=sreg/reg/mem/imm 2、数据交换指令exchange xchg reg/mem,reg/mem;reg/mem<-->reg/mem 3、地址传送指令address lea reg,mem;reg=ea(mem);传送有效地址(load effective address) lds reg,mem;reg=mem;ds=mem+2;传送指令到DS(load pointer into ds) les reg,mem;reg=mem;ds=mem+2;传送指令到DS(load pointer into es) 二、堆栈指令stack push sreg/reg/mem;sp-=2;[ss:sp]=sreg/reg/mem;入栈 pop sreg/reg/mem;sreg/reg/mem=[ss:sp],sp+=2;出栈,不能使用CS，必须为字操作数 pushf;[ss:sp]=flags;标志入栈，改变tf的技术 popf;flags=[ss:sp];标志出栈 三、标志指令flags lahf;ah=flags低8位;标志载入ah(load ah with flags),不含控制标志和溢出标志 sahf;flags低8位=ah

一、机器指令 每一条 机器语言 的指令叫 机器指令 全部机器指令的 集合 叫机器的 指令系统 指令由 操作码 和 地址码 组成， 指令字长 与操作码长度、操作数地址长度、操作数地址个数有关。 操作码：指明该指令要完成的操作、对什么类型的数据进行操作（有的指令系统还在此处说明了操作数的寻址方式），其长度可以固定，也可变化，操作码位数随地址数减少而增加。 地址码：指出指令操作数地址、结果地址、下一条指令地址。 注： 操作吗并非一定如上图所示，集中在一个区域，可以分散在指令不同字段中。 使用频率高的指令用短操作码 ，使用频率低的用长操作码，可缩短编译时间 （1）四地址指令 格式： 在执行过程中，访存 4 次，指令直接寻址范围太小 由于程序计数器 PC 有计数功能，可自动形成下一条指令地址，故可得三地址指令。 （2）三地址指令 格式： 在执行过程中，访存 4 次。 若将中间计算结果放入 CPU 寄存器中（而不放入主存），则可省去结果地址，得到二地址指令。 （3）二地址指令 格式： 在执行过程中，访存 3 次。 若将一位操作数直接放于运算器 ACC 中，则得到一地址指令。 （4）一地址指令 格式： 在执行过程中，访存 2 次。 （5）零地址指令 无地址码，如 进栈出栈指令。 二、操作数类型和操作类型 1.操作数类型 地址：无符号整数 数字：定点数、浮点数、十进制数 字符：ASCII 逻辑数据

M0+体系结构与指令系统简介 ARM Cortex-M0+出现的背景 存储器映像 ARM Cortex-M0+指令集 数据传送类指令 取数指令 存数指令 寄存器间数据传送指令 堆栈操作指令 数据操作类指令 算术运算类指令 逻辑运算类指令 移位运算类指令 跳转指令 其他指令 ARM Cortex-M0+ 寻址方式 立即数寻址 寄存器寻址 偏移寻址及寄存器间接寻址 直接寻址 ARM Cortex-M0+出现的背景 32位的M0+系列处理器是ARM公司2012年推出的，主要的目的是替代原有的8位/16位微控制器，具有性价比高，功耗低等特点，其内核性能接近8位或16位竞争产品的2倍。 这些功能模块提高了M0+处理器的性能及其编程优势，降低了系统的移植难度。 存储器映像 把这4GB空间当作存储器来看待，分成若干区间，都可安排一些实际的物理资源。 用于标志ALU的状态：负标志N 零标志Z 进位标志C 溢出标志V 异常号 中断屏蔽寄存器，只有D0位有意义，当该位被置位时，除不可屏蔽中断和硬件错误以外的所有中断都被屏蔽。 ARM Cortex-M0+指令集 数据传送类指令 取数指令 存数指令 寄存器间数据传送指令 堆栈操作指令 数据操作类指令 算术运算类指令 逻辑运算类指令 移位运算类指令 跳转指令 控制程序的执行流程 其他指令 ARM Cortex-M0+ 寻址方式 立即数寻址

通用的数据转送指令MOV: 指令格式： MOV dest,src ;dest←src 功能：将源操作数的内容送至目的操作数。MOV指令对各标志位无影响。在MOV指令中，两个操作数可以是字，也可以是字节，但两者必须登长。 注意： 段寄存器CS只能做源操作数，不能做目的操作数 源操作数和目的操作数不能同时为存储单元操作数 立即数不能直接传送给段寄存器，且不同段寄存器之间不能进行传送 MOV AX,BX ;将寄存器BX的数据传送给AX MOV [3000H],DX ;将DX中的数据传送到存储器3000H单元 MOV [SI],DS ;将DS内容传送到SI所指示的单元 堆栈操作指令PUSH/POP 指令格式： PUSH src ;SP←(SP)-2,(SP)+1:(SP)←(src) POP dest ;dest←[(SP)+1:(SP)],SP←(SP)+2 功能：对堆栈的信息进行存取，不影响标志位，常用于子程序的调用和返回过程中保存程序中的某些信息 注意： 堆栈的使用要遵循LIFO的准则 堆栈中的操作数均为自操作数，不能为字节操作数 PUSH指令可以使用CS寄存器，但POP指令不允许使用CS寄存器 8086/8088CPU堆栈操作可以使用除立即寻址以外的任何寻址方式 PUSH AX ;若给定（SP）=00F8H,(SS)=2500H, ;执行之后（SP）=00F6H,(250F6H)

(1)、什么叫指令？什么叫指令系统？8088指令系统有哪几种类型指令？ 指令是CPU执行某种操作的命令。 CPU全部指令的集合称为指令系统。 8088的指令类型有传送类、算术运算类、逻辑运算类、转移和调用指令等。 (2)、什么叫寻址方式？8088指令系统有哪几种寻址方式？ 寻址方式是指CPU获取操作数的方式。 寻址方式的种类：立即数寻址、寄存器寻址、内存操作数寻址 (3)、何为汇编语言程序？何为汇编程序？简述汇编程序的功能。 汇编语言程序是指由汇编语言指令编写的程序。 汇编程序是用来对汇编语言源程序进行汇编的程序。 汇编程序的功能：其功能是对汇编语言程序进行翻译，生成扩展名为OBJ的目标文件，如果源程序有语法错误汇编后不会产生目标文件，并且给出错误信息。 (4)、什么是变量？变量有哪几种属性？程序中如何访问变量？ 变量代表内存操作数的存储地址，或者说变量名代表某个存储单元，通常定义在数据段、堆栈段或者附加段。 变量的属性：段属性、偏移属性、类型属性。 程序中通过变量名来访问变量。 (5)、什么是标号？标号有哪几种属性？ 标号代表指令地址，它为转移指令提供了转移目标 标号的属性：段属性、偏移属性、类型属性。 (6)、80x86汇编语言中有哪几种运算符？ 数值运算符，修改属性运算符，返回属性或数值运算符，方括号运算符和地址表达式。 (7)、80x86汇编语言程序中段的类型有哪几种

1.首先区分寻址范围与寻址空间 寻址范围：是一个数字范围，无单位； 寻址空间：能够寻址的最大容量； 例题： 设有一个1MB容量的存储器，字长32位，问：按字节编址，字编址的寻址范围以及各自的寻址范围大小? 如果按字节编址，则 1MB = 2^20B 2^20B/1B = 2^20 地址范围为0~(2^20)-1,也就是说需要二十根地址线才能完成对1MB空间的编码，所以地址寄存器为20位,寻址范围大小为2^20=1M 如果按字编址，则 1MB=2^20B 1字=32bit=4B （注意：字长是32位，就是指1字=32bit，该信息只有在按字编址时才有用。这里的字长说的是存储字长） 2^20B/4B = 2^18 地址范围为0~2^18-1，也就是说我们至少要用18根地址线才能完成对1MB空间的编码。因此按字编址的寻址范围是2^18 寻址方法： 寻址范围： 立即寻址：直接放一个数 直接寻址：A的字长 间接寻址：存储字长=？（机器字长） 相对寻址：（PC附近）A的字长 基址寻址： 变址寻址:机器字长=存储字长 注意： 机器字长：CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 存储字长：存储器中一个存储单元(存储地址)所存储的二进制代码的位数，即存储器中的MDR的位数。 指令字长：计算机指令字的位数。 数据字长：计算机数据存储所占用的位数。 通常早期计算机：存储字长 =

　　MIPS是精简指令系统的代表，采用了与X86相反的设计理念，并引领了精简指令系统的潮流， 那就让我们一起来看一看这究竟是怎么一回事。R ISC是精简指令系统计算机的简称，与之相对，之前的计算机上的指令系统就被称为 复杂指令系统，X86就是其中的代表。 现在MIPS处理器已经不再应用在计算机产品中了， 但是在广义的计算设备包括数字电视，游戏机，网络设备 等领域仍然有广泛的应用。 　　第一代的MIPS是32位的，在1985年推出了对应的处理器，R2000，90年， R3000处理器对应着第二代的MIPS，92年，MIPS扩展到了64位，94年，64位的MIPS又 进一步升级，96年的MIPS5并没有对应的处理器， 然后在99年，MIPS指令系统进行了较大的调整，形成了MIPS32，到了99年，以MIPS5为基础， 推出了MIPS64指令系统，MIPS的设计指导思想非常的简单， 从它的名字就可以看出来。MIPS全称的含义是一个流水线不会互锁的微处理器，流水线是 现代微处理器为提高性能而采用的一项技术，而流水线中的互锁 则是导致流水线性能降低的一个非常重要的因素。从这个名称也可以看出，MIPS的 指导思想是希望其指令的设计能让微处理器运行的更快，性能更好。 所以它主要的关注点是减少指令的类型，并且降低指令的复杂度，所以在MIPS指令系统当中， 指令的总数是很少的。

先来看看指令系统在计算机中的位置： 机器指令： 指令的格式： 指令要进行操作，所以用操作码来进行实现，那么对谁进行操作呢？由地址码来实现，为了编程方便，在指令集当中，往往有多种寻址方式。 操作码—地址码—寻址方式 指令字长 （一条指令的长度） 固定字长，可变字长 指令的一般格式 操作码字段–地址码字段 操作码：指出进行什么操作 （1）长度固定 用于指令字长较长的情况，RISC 如 IBM 370 8位 （2）长度可变 操作码分散在指令集的不同字段上 （3） 扩展操作码技术 为什么要扩展操作码呢？ 用上面的图来进行讲解：如果OP，A1,A2,A3都是4位的，那么这个最多只能有16条不同类型的指令，这显然是不够的，所以我们需要对操作码进行扩展。 我们经全为1的状态作为标记，如果我们的操作为1111，就扩展一位操作码，意思就是这个时候从0000-1110只有15个3地址码。相似的，如果标志位11111111，那么说明这个时候，有11110000-11111110一共有15个2地址码。剩下的分析都是相似的。 注意：3地址指令操作码每减少一个最多可构成2的4次方的2地址指令 2地址操作码每减少一个最多可以构成2的4次方的1地址指令 在程序中经常出现的那些指令我们可以用短操作码 （短的查的快呀）， 那些不常出现的就用常操作码来表示。 地址码： A1：第一操作数地址 A2：第二操作数地址 A3

一、指令格式 指令：操作码字段 地址码字段 指令字（简称指令）：表示一条指令的机器字。 指令格式：是指令自用二进制代码表示的结构形式，由操作码字段和地址码字段组成。 操作码字段：表征指令的操作特性与功能 （ 指令的唯一标识 ） 不同的指令操作码不能相同 地址码字段：指定参与操作的操作数的地址码 二、操作码分类 操作码可以分为固定长度的代码和可变长度的代码 1、固定长度的代码 多有指令操作码的长度相等 例如：某计算机共有64条指令，采用固定长度操作码，需要6位编码，从000000~111111 2的6次方为64 优点:编码方法简单，便于指令的译码 确定：不方便指令系统中增加新的指令（扩展不方便） 2、可变长度的代码 不等长的指令操作码可以减小操作码的平均长度，提高指令编码的效率，从指令的扩展性来看，也希望操作码长度可变。 例如：设某台计算机有100条指令，要求： 1）采用固定长度操作码编码，请设计其操作码编码 2）假设这100条指令中有10条指令的使用改了达到90%。其余90条指令的使用概率达到10%，请采用不定长编码设计一种操作码编码的方案，并求出操作码的平均长度 （常用指令用短编码 不常用指令用长编码） 答、1）采用固定长度操作码编码，需要7位操作码，取其中100个代码作为操作码 0000000~1100011之间的代码代表100条指令（长度为7） 其余的1100100

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