按指令字長度分類

指令字長：整個指令的長度，與機器字長沒有固定關系。通常把指令字長 = 機器字長的指令稱為單字長指令，同理還有半字長指令和雙字長指令。

在一個指令系統(指令集：ARM，x86)中，若所有指令的長度都相等，則稱為定長指令字結構。定長指令的執行速度快，控制簡單。同樣與之對應的有變長指令字結構。

由于主存一般是按字節編址的，所以指令字長多為字節的整數倍。

按操作碼長度分類

定長操作碼：指令中系統中所有指令的操作碼長度都相同。

可變長操作碼：指令系統中各指令的操作碼長度可變。

擴展操作碼的設計(考點)

定長指令字結構+可變長操作碼，不同地址數的指令使用不同長度的操作碼。

在設計擴展操作碼指令格式時，必須注意以下兩點：

• 不允許短碼是長碼的前綴，即短操作碼不能與長操作碼的前面部分的代碼相同?！热绻蚵幋a

• 各指令的操作碼一定不能重復。

通常情況下，對使用頻率較高的指令，分配較短的操作碼，對使用頻率較低的指令，分配較長的操作碼，從而盡可能減少指令譯碼和分析的時間。

按指令操作類型分類

一、數據傳送類

• LOAD——把存儲器中的數據放到寄存器

• STORE——把寄存器中的數據放到存儲器

二、運算類

1、算術邏輯操作

• 算術：加、減、乘、除、加1、減1、求補、浮點運算、十進制運算

• 邏輯：與、或、非、異或、位操作、位測試、位清除、位求反

2、移位操作

算術移位、邏輯移位、循環移位(帶進位和不帶進位)

三、程序控制類——轉移操作

• 無條件轉移：JMP

• 條件轉移

• 調用CALL和返回RETURN

• 陷阱(Trap)與陷阱指令

四、輸入輸出類：進行CPU和I/O設備之間的數據傳輸

CPU寄存器與IO端口之間的數據傳送(端口即IO接口中的寄存器)

按操作數地址碼數目分類

1、零地址指令

• 不需要操作數，如空操作、停機、關中斷等指令

• 堆棧計算機，兩個操作數隱含存放在棧頂和次棧頂，計算結果壓會棧頂?！鐢祿Y構中“后綴表達式”的運算。

2、一地址指令

• 只需要單操作數，加1、減1、取反、求補等

  指令含義：OP(A1)→A1

• 需要兩個操作數，但其中一個操作數隱含在某個寄存器(如隱含在ACC)

  指令含義：(ACC)OP(A1)→ACC —— 將ACC中的內容和A1中的內容做OP操作得到的結果放回ACC。

  完成一條指令需要2次訪存：取指令和訪問A1，放回ACC不用訪存，ACC是寄存器。

3、二地址指令

常用與需要兩個操作數的算術運算、邏輯運算相關指令。

指令含義：(A1)OP(A2)→A1——將地址為A1和A2的內容執行OP操作，結果放回A1

訪存4次：取指令→讀A1→讀A2→寫A1

4、三地址指令

常用與需要兩個操作數的算術運算、邏輯運算相關指令。

指令含義：(A1)OP(A2)→A3——將地址為A1和A2的內容執行OP操作，結果放回A3

訪存4次：取指令→讀A1→讀A2→寫A3

5、四地址指令

指令含義：(A1)OP(A2)→A3，A4 =下一條將要執行指令的地址。

正常情況：取指令之后PC++，指向下一條指令。

四地址指令：執行指令后，將PC的值修改為A4所指地址。(注意是A4的地址不是A4的內容)

訪存4次：取指令→讀A1→讀A2→寫A3

地址尋址范圍：

若指令總長度不變，則地址碼數量越多，地址碼位數越少，直接尋址能力越差。

總結

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