与数据格式一致：指令字长与数据字长有一定关系（字节的倍数） 4.兼容性
新机种要包含旧机种的所有指令系统，低档 机上的软件可以到高档机上运行，但反之不行。
系列机：基本指令系统相同，基本结构相同的一系列计算机。
VAX-11，IBM-PC，DJS-130，长城0520等。
说明：一个系列有多种型号， 各型号的结构基本相同，由于推 出的时间不同，所采用的器件不 同，故结构﹑性能有差异，但系 列机必须做到一点：软件美容 （向上） 要求： （1）各机种有相同的指令集 （2）新机种的指令系统一定包含所有旧机种的 所有指令系统，以保证在旧机种上运行的
③
D2
源/目的 目的/源 功能（D1）OP(D2) D2/D1 （PC）+1 PC
一地址结构指令 格式： op D1
④
功能：1.双操作数（D1）OP(A) A (PC)+1 PC 2.单操作数 OP(D1) D1 (PC)+1 PC⑤源自零地址结构指令 格式： OP
功能：用于堆栈或特殊指令操作
§4.3寻址方式
计算机语言有：
机器语言：0﹑1代码，机器可直接识别；
汇编语言：符号化，需汇编程序翻译； 高级语言：B，F，C，P……需翻译（编译或解释） 机器语言是以机器指令的形式书写的语言， 其它类型的语言，只有变成机器 指令的形式，机器才能直接执行。 高级语言与计算机的硬件结构及指令系统无关， 汇编语言依赖于计算机的硬件结构和指令系统。不 同的机器有不同的指令，所以用汇编语言编写的程 序不能在其他类型的机器上运行。
§4.2 指令系统概述
指令：引起计算机执行某种操作的最小的功能单位。 指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合。 CISC: 复杂指令系统计算机（Complex Instruction Set
Computer)
● 增强指令功能，设臵功能复杂的指令 ● 面向目标代码，面向高级语言，面向操作系统 ● 用一条指令代替一串指令
各种软件，可以不加修改地在所机种上运行。
二﹑从CISC到RISC CISC思想 ： 机器功能强，指令条数多，指 令系统庞大，研制周期长，系 统效率低。 RISC思想： 指令系统尽可能简单，尽是减少指 令的执行时间以提高效率（多用寄存 器指令，少用访内指令，指令格式一 致，寻址方式简单）.
思考： 在设计机器时，一般追求指 令格式可变：指令长度可变，操 作码长度，地址码长度可变，要 使这三个都可变，有什么利与弊？
O P
Rn
Rn
Rn中放操作数地址
（2） 寄存器间接寻址： OP
Rn中放操作数地址 的主存单元地址
●自增型寄存器间址
OP
Ri
寄存器编号
EA=(R i), Ri=(Ri)+1(或2）
先操作，后修改
●自减型寄存器间址
Ri=(Ri)-1或（2）， EA=（Ri ) 先修改，后操作
11.堆栈寻址 通过堆栈指针SP来指示操作数地址
(使用隐地址可以减少指令中的地址数，简化地址结 构) ⑵地址结构的简化 ① 四地址结构指令 格式：
op
D1
D2
D3
D4
功能（D1）op（D2）→A3 (D4) 下条指令
②
三地址结构指令 格式： op D1
D2
D3
︸ ︸
操作数地址 结果地址
功能:（D1）op（D2） （PC）+1 PC
D3
二地址结构指令 格式： op D1
从计算机组成的层次结构分，指令有以下几种：
微指令： 微程序级的命令 硬件 机器指令： 介于二者之间 宏指令：若干条机器指令组成的软件 软件
(注意：机器指令介于微指令与宏指令之间，通常简 称为指令，每一条指令可完成一个独立的算 术运算或逻辑运算操作） 从组成的角度讲，指令是软件与硬件的接口，交界面
本章讨论的指令——机器指令
111
000—111 共8条
∴单地址最多可有200条 或： （（23-4）×23-7）×23 = 200
1.寻址种类:
指令寻址：如何找指令（PC） 操作数寻址：如何找操作数 本节的寻址：寻找操作数的地址 形式地址：指令中给出的地址
地址分为
有效地址：操作数的真正地址（物理地址）
寻址方式，与计算机硬件结构密切相关， 对指令格式，功能也有很大影响，从程员角度 看，寻址方式与汇编程序设计，高级语言的编 译程序设计的关系都极为密切。
﹕
1111
﹕
1 111
零地址指令
操作码采用方式码编码
操作码分为几部分，每部分表示不同的指令 例.某机算逻指令
0 1 2 3 4 5 6 7 8 15
基本操作
进位
移位
回送
判跳
操作数
4.2.3地址结构
指令中提供的地址数 ⑴指令提供地址的方式
存储单元地址码 寄存器编号
直接或间接 给出
显地址方式：指令中明显指明地址。 隐地址方式：地址隐含约定，不出现在指令中。
特点：
(1)执行速度比直接寻址慢 (2)可扩大寻址空间 (3)便于编程：改变操作数，不用改指令，只 改存贮单元内容即可。
4. 隐含寻址
操作数地址
OP
ACC
D
OP (D) ACC,一操作数隐含在累加器ACC中
5. 变址寻址(Index Addressing)
(RI) + D = 有效地址EA
6.基址寻址（Base Addressing） (BR)+D=有效地址EA 基址寻址与变址寻址的比较： 相同:有效地址的形式方式同，都能扩大寻址空间 不同: 基址寻址中，基址寄存器BX提供准量，形 式地址提供偏移量，这个偏移量位数较短，而 变址对址中，变址寄存器提供变址量，形式地 址提供基准量，这个基准量位数较长，是以表 示整个存贮空间。
形式地址低位—页内地址 二者联合—有效地址
页面地址：
全0：零，基页寻地 当前页：PC高位
页寄存器： OP
D
有效地址
OP
D
扩充地址寄存器
操作数
10.寄存器寻址
OP
Ri
—
寄存器编号
主机中设臵了许多个寄存器，以存放 操作数、中间运算结果和最终结果。目的 是为了提高运算速度，因对寄存器的操作 比对内存的操作快得多. （1） 寄存器直接寻址：
2.直接寻址 指令中的形式地址就是操作数的有效地址。
操作数地址
OP
D
直观
特点：
寻址空间受限 区分：指令的地址，指令中的地址
3.间接寻址 指令中的形式地址就是操作数的有效地址的 地址
OP D
操作数地址的地址
操作 码
地址字段
内存储器 操作数的地 址 操作数
一次间址：形式地址是操作数地址的地址 多次间址：指令中设间址特征位，此位为1，继续间址，直至此位 为0。
§4.4指令系统的发展
一.对指令系统的基本要求
1.完备性 系统中能提供足够的指令用于编程
如：加﹑减﹑乘﹑除都有，若只有加法﹑移位指令
乘法：只能用加法﹑移位实现，速度慢
2.有效性 采用该指令系统编的程序能高效地运行；速度快﹑占内存少。
即：指令格式要短，多用寄存器寻址，少访内存
3.规整性
指令对称：寄存器﹑内存单元被同待，用多种寻址方式 均匀整齐：指令支持各种数据格式；8，16，32，64等
指令系统：一台机器所包含的全部指令
不同的计算机，其用途不同， 系统结构不同，采用的硬软 件技术不同，其指令系统的 功能也不同，有的强大，有 的弱小，但其指令不外乎以 下几类：
1.算逻运算类 2.数据传送类 3.指令控制类 4.I/O类 5.其它：停机
指令基本格式
操作码op
地址码D
4.2.1指令字长
堆栈操作：
★入栈操作：
指令：PUSH , A 操作：SP—1—SP
★出栈操作:
(A) —SP
指令：POP
A
操作：SP+1 — SP
说明：
▲1、一台机器，可能只用其中几种寻址方式；
▲2、机器不同，即使寻址方式相同，其表达方式和含义也可不同。 如: 页面寻址;
页面寻址:扩充地址寄存器的内容； PC的高位
变址：变址值（小）+形式地址（大）=有效地址
基址：基址值（大）+形式地址（小）=有效地址
基址寄存器的内容不由用户确定，而由操作系统 确定，一般是在把用户程序的逻辑地址转变为存贮器 的物理地址时用，而变址寄存器的值由用户确定，且 可随意改变。
7. 复合寻址 变址与简址的复合 先变址后间址： （（IX）+ D ) — 有效地址 先间后变：（D) + (IX) —有效地址
RISC：简单指令系统计算机（Reduced Instruction Set 只保留功能简单的指令 Computer）
功能较复杂的指令用子程序来实现
指令字长： 一个指令字中包含二进制的位数 机器字长： 指计算机能直接处理的二进制数据
的位数，它决定了计算机的运算精
度.机器字长通常与主存单元的位数 一致. 单字长指令：指令字长=机器字长 半字长指令：指令字长=1/2机器字长 双字长指令：指令字长=2倍机器字长
︷
地址码
11 ～ 8 7 ～ 4 3 ～ 0 X ﹕ X 0000 ﹕ 1110 1 111 ﹕ 1 111 1 111 Y ﹕ Y Y ﹕ Y 0000 ﹕ 1110 1111 Z ﹕ Z Z ﹕ Z Z ﹕ Z 0000
︷
三地址指令
15条 15条
二地址指令
一地址指令
15条 16条
﹕
1111
﹕
1 111
8. 相对寻址
有效地址EA = (PC) + D 主要用于转移指令
操作 码
相对寻址偏移 量