计算机组成原理-笔记-第四章

曾经终败给现在 2024-05-06 23:27 73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
[b916e82d63234b4d816761afbbed1c3e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/6fc2bfb77e394aebbea5d5a42a474620.png
[55e5e2a0f9824bae9bf00e8cacb9ae4a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/515fd71e9742456090db7056aec3de5a.png
[3f973b71c7aa4edeaad610138eb26aeb.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/4c1bac7fd02c43c899c2623b7c82099c.png
[850099dd28c449f38be4536a090a158b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/e1fedc88b2bd4ef8acd82e6dd53763ff.png
[7d0442ef8c324c06abfb668452c4f8e7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/73652c92638f406d8a08e8aa53b91579.png
[d7a7a9e6d5084fab80c51718480389dc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/02b40c2794b347bf94e9341aaca1218a.png
[3925c831fec143cb8879512db56494d8.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/a68f725243da4da5bc0bf36900c11848.png
[c1ece094c51040139a81433d6c50ba64.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/648cbf8d33064afba845c30066564431.png
[960f32e6facc4b24b4c5b494994ab3d2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/8484ea7bcc784ecaaf867e5253626eb8.png
[1184f8c84a3d43ae89493356407b2d5e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/4c743aacd1f54592879560450ccfd668.png
[ef80f7f77e9d451e852f0d24a629ed0e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/64eaf74135e243c4b9c064a783d5bd65.png
[07d9264b20b24d569c5ca259e62f8c43.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/3fe5269c571e4136b593fe8d365ede21.png
[47f85116ff284298813d45eab8a6646b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/951e8150eba64ae1ac081f24e2597017.png
[99c0d137d22848baad34c5316c4be889.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/3b68d127acca40d3a218b3046bb17c32.png
[3d345c7b5a344b188d28084b50f75b42.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/bac719865ae741bc8115ec7b321a4a84.png
[4976cfcaec644fdd96e2b4c9c9773034.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/0d7cb04d752041ca9e271d1deb4a9c06.png
[74b5982d986a43e38c6a820981e7c928.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/2a045c747a554c809b98f9604a1bb73e.png
[f8859fba08384cd382fb1af14c9da39b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/02c9966fd61b49e5856e8b9510576e8d.png
[9c3852d2fe9641749e7f3658376ce97c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/95b5646a002c478c8b1fd3886fca1649.png
[1d2a661049ee4dbbb24f7467ae829bd7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/a9369f0ed1ed4eccaa84cb2ee7a92b45.png
[11b182f52d90414a91303b96c8371c60.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/87ae33241bb94d099e7a030bae85148b.png
[1c5ecbfcba6d49c6aaa2c02ce076a0ab.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/1aea8557517f4abaaa96805a0acbea9f.png
[60f3691b9b214929ba7132e1efee49e1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/a61ff12057a9487cac1b569536980b37.png
[6ddd355db60c4b16a4d784f5dd9095bf.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/f0238f9c4c244394ac23720ab0e069dd.png
[b5410d11194c4ae7be2fd23422e26a70.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/0fd82077e70047068144b609b3b89c3d.png
[866afa5aaa33476ba70341322ef6e2c2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/c0b0ebb5031748ea9799675298e274f4.png
[96c467354a7b452b9b71322a870a71dc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/040ef73bcceb4dfa8c6be00470c91bb6.png
[4aa0cc4b197c43d789dae7a46e428eea.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/4db2fcb461aa419ea56fdd316ed29b33.png
[ca302d6e15144808b65e3e165d5f2374.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/e53098896892402c8057331a545d22ba.png
[bcd966ea7cdc4baca7008adedf741a4c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/02701b51c3fe4fd7a14942aeeba197a1.png
[3403363e552d46c6a33e650e1269f405.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/154af044319b40c3af6413a5d5a1993c.png
[7ef97284ae7c4d26b87fc2f2d548da9d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/8e8395323785451aa7342a441c87cb80.png
[a7731fb677f4432ba71af776d7d71334.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/31eef97122374bb99d085c15b7a555d1.png
[c362688703af4008bd0e0ab3572334be.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/ff33bf9a64c747e0a58cd10ca857ca94.png
[a7edcbb8581f4313831adebd135d8ddf.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/a7edcbb8581f4313831adebd135d8ddf.png
[683d74c5d6234a5ba2ca1a5c819fa070.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/d2abf73744234ecd90dddf2f7f550ba4.png
[7b394caa5a68424db1e3b8a6beea969b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/70322933dd5f47e28962d37ef9bda1ad.png
[6705eed8b4f94912993ddc6e988ace1c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/9efcbe0e72db4d449045327dde5bfa83.png
[8e52bbdd7d7f4b60bf59a1799ab8c252.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/bddd1ed8a4564c1d8900658a6f97d1fc.png
[58350a39fbc94e2596076945146c30c2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/21b1352f00154f8ea264fc00397a208c.png
[dc09bfeca15e49bf96e66b9fc6dec616.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/3467414f6e564cdb9a3302133875e0ec.png
[d07bdfa9ad154b438dbf90f66f50b78d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/14655430c60c4e94a3e109619ed21f13.png
[22a25233dc8c4c96a06902d68ecae4a7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/8ca8abfc7cc140499b89cef6d36cd05a.png
[23e98fe5263a46e783d3de59c357eaf6.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/06/e9b575c104af4e5792314d36b7b63f91.png