Chapter 4. 指令系统

Instruction Set Architercture, ISA （指令集体系结构）规定的内容主要包括：
1. 指令格式，指令寻址方式，操作类型，以及每种操作对应的操作数的相应规定。
2. 操作数的类型，操作数寻址方式，以及是按大端方式还是按小端方式存放。
3. 程序可访问的寄存器编号、个数和位数，存储空间的大小和编址方式。
4. 指令执行过程的控制方式等，包括程序计数器、条件码定义等。

x86 处理器中的主要寄存器

$16bit$	$32bit$ (`Extended, E`)	说明
`AX`	`EAX`	累加器 `Accuulator`
`BX`	`EBX`	基地址寄存器 `Base Register`
`CX`	`ECX`	计数寄存器 `Count Register`
`DX`	`EDX`	数据寄存器 `Data Register`
	`ESI`	变址寄存器 `Source Index Register`
	`EDI`	变址寄存器 `Destination Index Regiser`
	`EBP`	堆栈基指针 `Base Pointer`
	`ESP`	堆栈顶指针 `Stack Pointer`

CISC 与 RISC 的对比

	`Complex Instruction Set Computer, CISC`	`Reduced Instruction Set Computer, RISC`
指令系统	复杂，庞大	简单，精简
指令数目	一般大于 $200$ 条	一般小于 $100$ 条
指令字长	不固定	定长
寻址方式	较多	较少
可访存指令	不加限制	只有 `LOAD/STORE` 指令
各种指令执行时间	相差较大	绝大多数在一个周期内完成
各种指令使用频度	相差很大	都比较常用
通用寄存器数量	较少	较多
目标代码	难以优化编译生成高效的目标代码程序	优化编译程序生成代码较为高效
控制方式	绝大多数使用微程序控制	绝大多数使用组合逻辑控制
指令流水线	可以实现	必须实现

某机器采用 $16$ 位单字长指令，采用定长操作码，地址码为 $5$ 位，现已定义 $60$ 条二地址指令，那么单地址指令最多有 $4$ 条。

注意是定长，而不是变长。 $2^6-60=4$ 。
程序控制指令包括：
1. 转移指令
2. 循环控制指令
3. 过程调用指令
4. 中断控制指令
循环结构语句的机器级代码一定至少包含一条条件转移指令。

就算是死循环（循环体首尾均无条件转移）也至少需要一条条件转移指令在循环内判断何时跳出。

某指令系统指令长为 $8$ 位，每一地址码长 $3$ 位，用扩展操作码技术。若指令系统具有 $2$ 条二地址指令、 $20$ 条零地址指令，则最多有 $13$ 条一地址指令。

$[(2^2-2)\times 2^3 -x]\times 2^3 \ge 20, \ x \le 13.5$ 。
寄存器 R1, R2 均为 $16$ 位，指令 MOV R1,[R2] 的功能是把内存数据传送至寄存器 R1，寻址方式为寄存器间接寻址。R2 的值为 $1234H$ ，内存单元 1234H 存放数据 $56H$ ，内存单元 1235H 存放数据 $78H$ ，采用小端方式存储，则执行指令后 R1 的值为 $7856H$ 。

"R1的值"指真实值，需要把小端存储改回自然顺序。
若采用大端存储的操作数 1234 FF00H 的地址为 EFFF FF12 ，则其最低有效字节 (Least Sigificant Byte, LSB) 所在的地址为 EFFF FF15H。

该操作数占 $4$ 个字节，最低有效字节在首地址上 $+3$ 即可。

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