北京分校

考试资讯

      计算机组成原理是2021计算机考研学子们，需要重点看的书目。下面，为帮助备考2021计算机的考生，学好计算机组成原理。特意分享“2021考研408计算机组成原理知识:指令格式”，供考生参考。

2021考研408计算机组成原理知识:指令格式

指令(又称机器指令)是指示计算机执行某种操作的命令，是计算机运行的较小功能单位。一台计算机的所有指令的集合构成该机的指令系统，也称指令集。指令系统是计算机的主要属性，位于硬件和软件的交界面上。

1.指令的基本格式

一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码。一条指令通常包括操作码字段和地址码字段两部分。其中，操作码指出指令中该指令应该执行什么性质的操作和具有何种功能。操作码是识别指令、了解指令功能及区分操作数地址内容的组成和使用方法等的关键信息。例如，指出是算术加运算还是算术减运算，是程序转移还是返回操作。

地址码给出被操作的信息(指令或数据)的地址，包括参加运算的一个或多个操作数所在的地址、运算结果的保存地址、程序的转移地址、被调用的子程序的入口地址等。

指令的长度是指一条指令中所包含的二进制代码的位数。指令字长取决于操作码的长度、操作数地址码的长度和操作数地址的个数。指令长度与机器字长没有固定的关系，它可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长。通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令，指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令，指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。在一个指令系统中，若所有指令的长度都是相等的，则称为定长指令字结构。定字长指令的执行速度快，控制简单。若各种指令的长度随指令功能而异，则称为变长指令字结构。然而，因为主存--般是按字节编址的，所以指令字长多为字节的整数倍。

(1)零地址指令

只给出操作码OP，没有显式地址。这种指令有两种可能：

1)不需要操作数的指令，如空操作指令、停机指令、关中断指令等。

2)零地址的运算类指令仅用在堆栈计算机中。通常参与运算的两个操作数隐含地从栈顶和次栈顶弹出，送到运算器进行运算，运算结果再隐含地压入堆栈。

(2)一地址指令

这种指令也有两种常见的形态，要根据操作码的含义确定究竞是哪一种。

1)只有目的操作数的单操作数指令，按A;地址读取操作数，进行OP操作后，结果存回原地址。

指令含义：OP(A₁)→A₁

如操作码含义是加1、减1、求反、求补等。

2)隐含约定目的地址的双操作数指令，按指令地址A₁可读取源操作数，指令可隐含约定另一个操作数由ACC(累加器)提供，运算结果也将存放在ACC中。

指令含义：(ACC)OP(A₁)+ACC

若指令字长为32位，操作码占8位，1个地址码字段占24位，则指令操作数的直接寻址范围为2²4=16M。

(3)二地址指令

指令含义：(A₁)OP(A₂)→A₁

对于常用的算术和逻辑运算指令，往往要求使用两个操作数，需分别给出目的操作数和源操作数的地址，其中目的操作数地址还用于保存本次的运算结果。

若指令字长为32位，操作码占8位，两个地址码字段各占12位，则指令操作数的直接寻址范围为2¹²=4K。

(4)三地址指令

指令含义：(A₁)OP(A₂)→A₃

若指令字长为32位，操作码占8位，3个地址码字段各占8位，则指令操作数的直接寻址范围为28=256。若地址字段均为主存地址，则完成--条三地址需要4次访问存储器(取指令1次，取两个操作数2次，存放结果1次)。

(5)四地址指令

指令含义：(A₁)OP(A₂)→A3，A4=下一条将要执行指令的地址。

若指令字长为32位，操作码占8位，4个地址码字段各占6位，则指令操作数的直接寻址范围为26= 64。

2.定长操作码指令格式

定长操作码指令在指令字的较高位部分分配固定的若干位(定长)表示操作码。一般n位操作码字段的指令系统较大能够表示2ⁿ条指令。

定长操作码对于简化计算机硬件设计，指令译码和识别速度很有利。当计算机字长为32位或更长时，这是常规用法。

      以上是北京文都考研网给出的“2021考研408计算机组成原理知识:指令格式”，希望对计算机考研儿们，复习计算机组成原理时，有一定的帮助!

推荐阅读：

2021考研408计算机组成原理知识汇总

2021考研408数据结构知识点总结