第3章处理器2案例.ppt

第3章 处理器;3.1 处理器的指令集;规整性：; 汇编语言是基于英文的机器指令助记符。 按汇编语言书写的程序叫做汇编语言源程序，汇编语言源程序由汇编程序(Assembler)转换成机器指令，供计算机接受并执行。 汇编语言的提出是计算机技术的一大进步，体现了计算思维的一个重要概念——抽象。 计算机程序设计语言的发展过程就是 不断抽象的过程。通过抽象，程序设计语言具有了更好的可编程性、可移植性、可重用性。;一、指令的一般格式;2. 地址码 ;(1) 四地址 ;(3) 二地址;二、指令字 长;小 结;3.1.3 寻址方式;一、指令寻址;二、数据寻址 ;2. 直接寻址;3. 隐含寻址;4. 间接寻址;5. 寄存器寻址;EA = ( Ri );7. 基址寻址;(2) 采用通用寄存器作基址寄存器;8. 变址寻址;例 ;9. 相对寻址;10. 堆栈寻址; 相对于硬件堆栈，软件堆栈有三个优点： 1.可以有较大的深度。 2.可以设置多个堆栈。 3.除了专门的堆栈指令PUSH和POP外，还可以使用任何访问主存的指令来访问堆栈中的数据。;(2) 堆栈寻址举例;(3) SP 的修改与主存编址方法有关;3.1.4 指令的基本功能;1. 算术/逻辑/移位指令（简称算逻指令）;2. 数据传送指令;(3) 调用和返回;IN AX, n;3.1.4 指令的格式举例;二、指令格式举例;2. IBM 360;3. Intel 8086;三. 扩展操作码技术 ;OP;例3.2 设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址、一地址、二地址三种格式。 （1）设操作码固定，若零地址指令有P种，一地址指令有Q种，则二地址指令最多有几种？ （2）采用扩展操作码技术，若二地址指令有X种，零地址指令有Y种，则一地址指令最多有多少种？;例3.3某机主存容量为4M × 16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式，试回答：;解：由题意可知： 1) 指令字长=存储字长=16位 2）要完成108种操作，且操作码固定则操作码位数至少为7位 3）6种寻址方式则寻址特征位至少要3位。;（4）立即数的范围;① 执行时间最短;寻址特征;例3.4. 某机指令字长16位，存储器直接寻址空间为128字，变址时的位移量为－64~+63,16个通用寄存器均可作为变址寄存器。采用扩展操作码技术，设计一套指令系统格式，满足下列寻址类型的要求： （1）直接寻址的二地址指令3条； （2）变址寻址的一地址指令6条； （3）寄存器寻址的二地址指令8条； （4）直接寻址的一地址指令12条； （5）零地址指令32条。 试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址的一地址指令，还能容纳多少条？;解：设指令字长等于机器字长，指令格式为：;（3）寄存器寻址的二地址指令8条;（5）零地址指令32条;例3.5.设相对寻址的转移指令占3个字节，第一个字节为操作码，第二、三个字节为相对位移量（补码）。每当CPU从存储器取一个字节时，自动完成(PC)+1→PC。 若PC当前值240（十进制）要求转移到290（十进制），则转移指令的二、三字节的机器代码？ 若PC当前值240（十进制）要求转移到200（十进制），则转移指令的二、三字节的机器代码？;例3.6.一条双字长直接寻址的子程序调用CALL指令，其第一个字为操作码和寻址特征，第二个字为地址码5000H。假设PC当前值为1000H,SP的内容为0100H，栈顶内容为 1234H，存储器按字编址，而且进栈操作是先（SP）－Δ→SP，后存入数据。试回答下列几种情况下，PC、SP及栈顶内容各为多少。 ?CALL指令被读取前； ?CALL指令被执行后； ?子程序返回后。;例3.7. CPU内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。假设指令字长等于机器字长，试回答以下问题。 ?如果主存可直接或间接寻址，采用“寄存器—存储器”型指令，能直接寻址的最大存储空间是多少？画出指令格式并说明各字段的含义。 ?在满足?的前提下，如果采用通用寄存器作基址寄存器，则上述“寄存器—存储器”型指令的指令格式有何特点？画出指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间？;?指令格式变为： ;3.2 处理器的组成与工作过程;二、处理器的基本功能 处理器的工作就是周而复始地执行指令，