第二章计算机中的信息表示

1、1学习目的学习目的： 学习数值型数据在计算机中的表示及处理学习数值型数据在计算机中的表示及处理 学习指令信息在计算机中的表示学习指令信息在计算机中的表示要求要求：掌握数的二进制计算和原码：掌握数的二进制计算和原码、补码补码、移码移码 掌握指令格式、寻址概念、常见指令类型掌握指令格式、寻址概念、常见指令类型重点重点：数制转换、补码表示、浮点数表示：数制转换、补码表示、浮点数表示、 指令信息的表示。指令信息的表示。第第2 2章章 计算机中的信息表示计算机中的信息表示2 计算机内部有计算机内部有 数据信息数据信息 和和 控制信息（指令）控制信息（指令）两大类两大类第第2 2章章 计算机中的信息表示计

2、算机中的信息表示 计算机只能处理二进制数字信计算机只能处理二进制数字信息息,非数字信息应转换成二进制数字非数字信息应转换成二进制数字信息才能处理。信息才能处理。3 其中其中 数据信息数据信息 分为分为： 1）数值型数据）数值型数据有确定的值，有确定的值，如二进制数如二进制数 1011、十进制数、十进制数 156 等等 2）非数值型数据）非数值型数据无确定的值，无确定的值，如图形、动画、声音、温度、电流如图形、动画、声音、温度、电流等等。等等。4计算机中常用的进位制计算机中常用的进位制基数：允许选用的基本数码的个数基数：允许选用的基本数码的个数位权：不同数位所代表的值，简称权位权：不同数位所代表

3、的值，简称权二进制二进制b b（0 0，1 1）八进制八进制o o（0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7）十六进制十六进制h h（ 0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7 ，8 8，9 9，a,b,c,d,e,fa,b,c,d,e,f）数值型数据的表示数值型数据的表示50001100102001130100401015011060111710008100191010a1011b1100c1101d1110e1111f0000000110102011310041015110611170000八进制二进八进制二进制制十六进制二进制十六进制二进制6二

4、进制八进制十六进制 每每3 3位二进制用位二进制用1 1位八进制数来表示位八进制数来表示 eg. (eg. (00001,101,100,111,000.110,111,101,100,111,000.110,110 0) )2 2 =(15470.64) =(15470.64)8 8 每每4 4位二进制用位二进制用1 1位十六进制数来表示位十六进制数来表示 eg. (eg. (0 0101,1011,1111.1100,1101,1011,1111.1100,1000000) )2 2 =(5bf.c8) =(5bf.c8)1616思考：八进制十六进制怎么转换？思考：八进制十六进制怎么转换？

5、7十进制二进制之间的转换十进制二进制之间的转换 十进制整数二进制整数（除基取余法）十进制整数二进制整数（除基取余法） 十进制小数二进制小数（乘基取整法）十进制小数二进制小数（乘基取整法） 二进制十进制（按权相加）二进制十进制（按权相加）要求掌握二进制数、八进制数、十六要求掌握二进制数、八进制数、十六进制数、十进制数之间的相互转换。进制数、十进制数之间的相互转换。82.1.2 数值型数在机器内的表示数值型数在机器内的表示 数在机器中表示需满足相应的规则：数在机器中表示需满足相应的规则：1. 真值真值与与机器码机器码真真 值：值：按数的本来面目，以正负号加绝对值表示。按数的本来面目，以正负号加绝对

6、值表示。 如如+1101、-1110机器码：机器码：数在计算机中的表示形式，无论数据还数在计算机中的表示形式，无论数据还 是符号都表可为二进制代码，机器码有：是符号都表可为二进制代码，机器码有： 原码、反码、补码、移码、原码、反码、补码、移码、bcd码码 等。等。 最高位为符号位，最高位为符号位，0表示正号，表示正号，1表示负号。表示负号。2. 定点定点表示与表示与浮点浮点表示表示 定点：数的小数点在机器的一个固定位置不变定点：数的小数点在机器的一个固定位置不变 浮点：小数点可以根据需要浮动浮点：小数点可以根据需要浮动9原码原码xx原原符号位符号位|x|x|eg.eg. 机器字长机器字长8 8

7、位位 真值真值x x 原原 +1101 00001101 0 00000000 -0 10000000 -1101 10001101 -0.1010 1.1010000 10原码原码设机器字长设机器字长n+1n+1位位定点小数：定点小数： -(1-2-(1-2-n-n), 1-2), 1-2-n-n 当当x x为正数为正数x x0,1)0,1)， xx原原x x 当当x x为负数为负数x x(-1,0(-1,0， xx原原1+|x|1+|x|1-x 1-x 1 12 20 0，为符号位（最高位）的权值，为符号位（最高位）的权值11定点整数定点整数: : -(2-(2n n -1), 2 -1)

8、, 2n n -1 -1 当当x x为正数为正数x x0, 20, 2n n -1 -1， xx原原 x x当当x x为负数为负数x x -(2-(2n n -1),0 -1),0， xx原原2 2n n+|x|+|x|2 2n nxx 2 2n n为符号位（最高位）的权值为符号位（最高位）的权值原码原码12原码性质原码性质 p35（1）+0原原0000 0原原1000（2）表示的范围）表示的范围（3）数轴）数轴优点：直观，乘除优点：直观，乘除缺点：加减缺点：加减13补码补码5624325676132 溢出溢出100，结果，结果3224=76=100+(-24) 溢出量溢出量100称为模称为模

9、 m mod补码定义为补码定义为 mx14补码补码设机器字长设机器字长n+1位位定点小数：定点小数： 1， 1-21-2-n-n 当当x为正数为正数x0,1) x补补x 当当x为负数为负数x-1,0)， x补补2+x 2-|x| 模（溢出量）为模（溢出量）为215定点整数定点整数: : -2-2n n , 2 , 2n n -1 -1 当当x x为正数为正数x x0, 20, 2n n），）， xx补补 x x当当x x为负数为负数x x -2-2n n ,0) ,0)， xx补补2 2n n1 1+x+x 2 2n n1 1|x|x| 2 2n n1 1为模（溢出量）为模（溢出量）补码补码1

10、6真值、补码转换为补码真值、补码转换为补码eg1. 机器字长机器字长5位，位，x110 x原原00110 x补补00110正数的原码与补码形式相同正数的原码与补码形式相同eg2. 机器字长机器字长5位，位，x-110 x原原10110 模为模为25 100000 x补补 25 110 1000001101101017负数原码补码负数原码补码（1）符号位不变，其余各位取反，末位加）符号位不变，其余各位取反，末位加1 eg x原原10000110 11111001 1 x补补11111010（2）符号位不变，自低向高位，第一个）符号位不变，自低向高位，第一个1以以及前面的及前面的0保持不变，以后各

11、高位按位变反保持不变，以后各高位按位变反 eg x原原10000110 x补补11111010 18反码：反码：正数正数反码与原码相同反码与原码相同 负数负数反码为有效数字依原码按位取反，反码为有效数字依原码按位取反， 符号位符号位0表示正，表示正，1表示负表示负x原原xnxn-1xn-2x0 x反反xnxn-1xn-2x0 x补补xnxn-1xn-2x0 1移码：移码： x移移2 2n n +x 补码补码符号位取反符号位取反19浮点数浮点数以上都为定点数以上都为定点数定点整数：小数点在末位定点整数：小数点在末位定点小数：小数点在符号位之后定点小数：小数点在符号位之后浮点数类似于科学计数法浮点

12、数类似于科学计数法(p41)20e e浮点数真值：浮点数真值：n = n = + + r r m m 浮点数机器格式：浮点数机器格式：阶码阶码msms es ees e1 1 e ek m m1 m mn尾数尾数阶符阶符数符数符r r：阶码底，隐含约定，与尾数基数相同。：阶码底，隐含约定，与尾数基数相同。e e：阶码，为定点整数，补码或移码表示。：阶码，为定点整数，补码或移码表示。 其其位数位数决定决定数值范围数值范围；阶符阶符表示表示数的大小数的大小。m m：尾数，为定点小数，原码或补码表示。：尾数，为定点小数，原码或补码表示。 其其位数位数决定决定数的精度数的精度；数符数符表示表示数的正负

13、数的正负。尾数规格化：尾数规格化：1/2 m 1/2 m 1 1最高有效位绝对值为最高有效位绝对值为1 1（1 1）典型浮点数格式）典型浮点数格式msms：尾数的符号位，也是整个浮点数的符号位。：尾数的符号位，也是整个浮点数的符号位。数符为什么在最高位？21 eg1：p42 例2-31 eg2：p42 例2-32222. 表示范围与精度表示范围与精度表示范围：表示范围：-231 231 (1-2-9)例例.某规格化浮点数用补码表示，其中阶码某规格化浮点数用补码表示，其中阶码6位，含位，含1位阶位阶符；尾数符；尾数10位，含位，含1位数符。位数符。阶码阶码m+1位位( (其中阶符其中阶符1 1位

14、位) )，补码表示，以，补码表示，以2 2为底为底；数符数符1 1位，尾数位，尾数n位，补码表示，规格化。位，补码表示，规格化。最小浮点数最小浮点数：最大浮点数最大浮点数：最小浮点正数最小浮点正数：阶码为最大数：阶码为最大数： 2 -1m尾数为绝对值最大的负数：尾数为绝对值最大的负数：-1尾数为最大数：尾数为最大数：阶码为最大数：阶码为最大数：2 -1m1-2-n阶码为最小数：阶码为最小数：-2 m尾数为最小正数：尾数为最小正数：2-1表示精度：表示精度： 2-33 为什么不是 2-n ?23（3） 实用浮点数格式实用浮点数格式ieee754ieee754标准的标准的3232位浮点数格式为：位

15、浮点数格式为：阶码阶码s s 尾数尾数数符数符31 30 23 22 0阶码：阶码：8 8位以位以2 2为底，阶码为底，阶码 = = 阶码真值阶码真值 + 127 + 127 。尾数：尾数：2323位，采用隐含尾数最高位位，采用隐含尾数最高位1 1的表示方法，的表示方法， 实际尾数实际尾数2424位，尾数真值位，尾数真值 = 1 + = 1 + 尾数尾数s s：数符，：数符，0 0正正1 1负。负。这种格式的非这种格式的非0 0浮点数真值为：浮点数真值为：（-1） 2 （1 + 尾数）尾数）s阶码阶码-12724（3） 实用浮点数格式实用浮点数格式例如：试将例如：试将- -（0.110.11）

16、用）用ieeeieee短实数浮点格式表示出来。短实数浮点格式表示出来。阶码阶码s s 尾数尾数数符数符31 30 23 22 0阶码：阶码阶码：阶码 = = 阶码真值阶码真值 + 127= -1+127=126=+ 127= -1+127=126=（0111111001111110）尾数：为尾数：为 0.100 0.100 02解：解：- -（0.11) = -0.11) = -（1 + 0.11 + 0.1） 22-1数符：为数符：为1 12该浮点代码为该浮点代码为 1,01111110,100 1,01111110,100 0阶码阶码8位位尾数尾数23位位25字符ascii 字符表示字符表

17、示 v 计算机中除了数值信息外, 还要处理大量非数值信息， 如字符、图形图象、汉字等, 这些信息也都是用二进 制代码形式表示的。v 目前使用最广泛的是ascii (american standard code for information interchange)作为代码表示西文字母。v ascii 由 7 7 位二进制位编码, 可加一位奇偶校验位。 一字节表示一个字符, 可表128个信息.（p433 附录a） 例：a的的 ascii 是是65（41h） a 的的 ascii 是是97（61h） 26字符汉字 2.1.2 汉字表示概说汉字表示概说 （p47）v 计算机汉字信息也都是用二进制代

18、码形式表示的。v 目前国家规定用gb (gb1988 和和 gb2312-80)作为 代码表示汉字和其它常用信息符号。v gb2312 由 16 位二进制位编码, 包含6763个汉字， 682个非汉字(标点符号, 日文假名及西文字母) 。 两字节表一个汉字, 排成9494矩阵, 故称“区位码” 例：“中中” 代码是代码是 0101,0110,0101,0000( (5650h) ) “国国” 代码是代码是 0011,1001,0111,1010( (397ah) ) 27 第第3 3节节 指令信息的表示指令信息的表示 指令：指示计算机执行某种操作的信息的集合。指令：指示计算机执行某种操作的信息

19、的集合。是是指挥计算机工作的一个二进制序列指挥计算机工作的一个二进制序列本节主要讨论：一般本节主要讨论：一般指令格式指令格式 常用常用寻址方式寻址方式 面向用户面向用户指令类型指令类型2.3.1 指令格式指令格式指令基本格式指令基本格式 操作码操作码 地址码地址码1、 指令中的基本信息：指令中的基本信息：操作码，操作数地址，操作结果地址，操作码，操作数地址，操作结果地址， 下一条指令地址下一条指令地址操作数地址和操作数地址和操作结果地址操作结果地址282、 地址结构地址结构使用使用隐地址隐地址可以减少指令中的地址数，可以减少指令中的地址数，简化简化地址结构地址结构。（1 1）三地址指令）三地址

20、指令( (很少很少) )格式：格式：操作数操作数地址地址op a1 a2 a3 op a1 a2 a3 结果结果地址地址下条指令地址下条指令地址功能：功能：转移时，用转移转移时，用转移地址修改地址修改pcpc内容。内容。(a1)(a1)opop(a2) a3(a2) a3(pc) + n pc(pc) + n pceg：imul reg,src,imm shld dst,reg,cnt shrd dst,reg,cnt29目的地址目的地址（2 2）二地址指令）二地址指令格式：格式：op a1 a2 op a1 a2 源地址源地址功能：功能： (a1)op(a2) a1(a1)op(a2) a1

21、(pc) + n pc(pc) + n pc双操作数：双操作数：（3 3）一地址指令）一地址指令格式：格式：op aop a隐含约定隐含约定单操作数：单操作数：功能：功能：(ac)op(a) ac(ac)op(a) ac(pc) + n pc(pc) + n pcopop（a a） a a(pc) + n pc(pc) + n pceg:mov ax，bxeg :inc al30（4 4）零地址指令）零地址指令格式：格式：op op 这种指令不含操作数，有两种可能：这种指令不含操作数，有两种可能： 不需要操作数的指令；不需要操作数的指令； 所需操作数都是隐含指定。所需操作数都是隐含指定。（1）

22、 固定长度操作码固定长度操作码各指令各指令操作码的位置、位数固定相同。操作码的位置、位数固定相同。（2 2）可变长度操作码）可变长度操作码各指令各指令操作码的位置、位数不固定，根据需要操作码的位置、位数不固定，根据需要变化。变化。3. 操作码结构操作码结构关键在设置扩展标志。关键在设置扩展标志。31例：例： 指令字长指令字长16位，可含有位，可含有3 3、2 2、1 1或或0 0个地址，每个地址占个地址，每个地址占4 4位。位。操作码操作码 地址码地址码 15 12 11 8 7 4 3 00000 0000 x x y y z z 1110 1110 x x y y z z.11111111

23、 0000 0000 y zy z 1111 1111 1110 1110 y zy z.三地址指令三地址指令 1515条条二地址指令二地址指令 1515条条11111111 11111111 0000 0000 z z 1111 11111111 1111 1110 1110 z z.一地址指令一地址指令 1515条条11111111 11111111 11111111 0000 0000 1111 11111111 1111 11111111 1111 1111.零地址指令零地址指令 1616条条32（3）复合型操作码）复合型操作码操作码分为几部分，每部分表示一种操作。操作码分为几部分，每

24、部分表示一种操作。例：某机算逻指令例：某机算逻指令0 1 2 3 4 5 6 7 8 15基本操作基本操作 进位进位 移位移位 回送回送 判跳判跳 操作数操作数4、 指令长度指令长度（1 1）变长指令格式）变长指令格式可简化控制，常用于精简指令系统计算机可简化控制，常用于精简指令系统计算机risc中。中。合理利用存储空间。合理利用存储空间。（2 2）固定长度指令格式）固定长度指令格式332.3.2 常用常用寻址方式寻址方式 指令中以什么方式提供操作数地址或操指令中以什么方式提供操作数地址或操作数，称为寻址方式。作数，称为寻址方式。 寻址方式的含义有二个：一是要表示指令寻址方式的含义有二个：一是

25、要表示指令所需的操作数在何处（如在指令中、寄存器中所需的操作数在何处（如在指令中、寄存器中或主存单元中）；二是要给出获取操作数地址或主存单元中）；二是要给出获取操作数地址的方法。的方法。 指令约定寻址方式的方法通常有二种：一指令约定寻址方式的方法通常有二种：一种是在指令中设置专门的寻址字段；另一种是种是在指令中设置专门的寻址字段；另一种是由操作码隐含约定。由操作码隐含约定。34操作码操作码op op 立即数立即数1、 立即寻址立即寻址指令直接给出操作数。指令直接给出操作数。定长格式：定长格式：变长格式：变长格式：基本指令基本指令 立即数立即数数在指令中，其长数在指令中，其长度固定、有限。度固定

26、、有限。数在基本指令之后，数在基本指令之后，其长度可变。其长度可变。用来提供常数、设置初值等。用来提供常数、设置初值等。35op op a a 2、 直接寻址直接寻址指令直接给出操作数地址，根据该地址可从主指令直接给出操作数地址，根据该地址可从主存单元中读取操作数。寻址过程可描述为：存单元中读取操作数。寻址过程可描述为：指令指令 操作数操作数s s 也可表示为：也可表示为：主存主存操作数地址操作数地址操作数操作数m363、寄存器寻址、寄存器寻址指令中给出寄存器号（也称寄存器地址），从指令中给出寄存器号（也称寄存器地址），从寄存器中获取操作数。寻址过程可描述为：寄存器中获取操作数。寻址过程可描述

27、为：op op ri ri 指令指令 操作数操作数s s也可表示为：也可表示为：寄存器号寄存器号操作数操作数rri 该寻址方式的优点该寻址方式的优点：寻址速度快寻址速度快可减少一个操作数地址的位数可减少一个操作数地址的位数374 4、间接寻址、间接寻址指令给出存放操作数地址的主存单元地址，指令给出存放操作数地址的主存单元地址，即操作数的间接地址。寻址过程可描述为：即操作数的间接地址。寻址过程可描述为：指令指令也可表示为：也可表示为：a1a1a2a2.a2a2 操作数操作数s s.间址单元间址单元op op a1 a1 主存主存.间址单元地址间址单元地址操作数操作数m操作数地址操作数地址m385

28、 5、 寄存器间址寄存器间址操作数在主存单元中，由指令给出寄存器号，该操作数在主存单元中，由指令给出寄存器号，该寄存器存放操作数地址。寻址过程可描述为：寄存器存放操作数地址。寻址过程可描述为：指令指令也可表示为：也可表示为：a a. 操作数操作数s sriop op ri ri 主存主存. 寄存器号寄存器号操作数操作数m操作数地址操作数地址ra地址指针地址指针 该寻址方式的优点该寻址方式的优点：寻址速度比间址寻址快寻址速度比间址寻址快可减少一个操作数地址的位数可减少一个操作数地址的位数396 6、 变址寻址变址寻址指令给出一个形式地址，并指定一个寄存器作为变址寄指令给出一个形式地址，并指定一个

29、寄存器作为变址寄存器，将变址寄存器内容与形式地址相加得到操作数地存器，将变址寄存器内容与形式地址相加得到操作数地址。寻址过程可描述为：址。寻址过程可描述为：指令指令也可表示为：也可表示为：a a. 操作数操作数s sriop op ri ri d d主存主存.n变址寄存器变址寄存器 加法加法器器 变址寄存器号变址寄存器号d+n=操作数地址操作数地址变址量变址量nr 形式地址形式地址d操作数操作数m40变址方式的典型用法：将形式地址作为基准地址，变址方式的典型用法：将形式地址作为基准地址，将变址寄存器内容作变化量。将变址寄存器内容作变化量。7 7、 基址寻址基址寻址指令给出一个形式地址，并给出基

30、址寄存器号，基址寄存指令给出一个形式地址，并给出基址寄存器号，基址寄存器内容（作为基准量）与形式地址相加得到操作数地址。器内容（作为基准量）与形式地址相加得到操作数地址。 基址寻址与变址寻址在形成操作数地址的方法上很相基址寻址与变址寻址在形成操作数地址的方法上很相似，但主要应用目的不同：似，但主要应用目的不同： 变址寻址面向用户，用于访问字符串、线形表、一维数组等；变址寻址面向用户，用于访问字符串、线形表、一维数组等； 基址寻址面向系统，用来解决程序在主存中重定位的问题，以基址寻址面向系统，用来解决程序在主存中重定位的问题，以及在有限字长指令中扩大寻址空间等。及在有限字长指令中扩大寻址空间等。

31、418 8、 相对寻址相对寻址用程序计数器用程序计数器pc的内容作为基准地址，指令中给出的形的内容作为基准地址，指令中给出的形式地址作为位移量（可正可负），二者相加后形成操作式地址作为位移量（可正可负），二者相加后形成操作数的地址。寻址过程可描述为：数的地址。寻址过程可描述为：指令指令a+da+dpcop op d da程序计数器程序计数器 加法加法器器a a op dop d. 操作数操作数s s.主存主存.d d特点特点： 操作数地址随操作数地址随pc内容变化而改变，但二者之间的距离不内容变化而改变，但二者之间的距离不变，可使操作数与指令在主存中一起移动；变，可使操作数与指令在主存中一起移

32、动； 位移量可正可负，表示操作数地址可以在指令地址之后或之前。位移量可正可负，表示操作数地址可以在指令地址之后或之前。429 9、 堆栈寻址堆栈寻址操作数存放在主存堆栈中，指令隐含约定由堆栈指针操作数存放在主存堆栈中，指令隐含约定由堆栈指针sp寄存器提供堆栈栈顶单元地址，进行读出或写入。寻址寄存器提供堆栈栈顶单元地址，进行读出或写入。寻址过程可描述为：过程可描述为：指令指令栈底栈底spopopa堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器. 操作数操作数s s.主存主存.堆栈是一种按堆栈是一种按“后进先出后进先出”存取顺序进行存取的存储结构。在主存存取顺序进行存取的存储结构。在主存中设置的堆栈区有二端，作为起

33、点的一端固定称为中设置的堆栈区有二端，作为起点的一端固定称为栈底栈底；另一端称；另一端称为为栈顶栈顶。对堆栈的读出（弹出）或写入（压入）都是对栈顶单元进。对堆栈的读出（弹出）或写入（压入）都是对栈顶单元进行，因此行，因此cpu中设具有加减计数功能的中设具有加减计数功能的sp指示栈顶的位置。指示栈顶的位置。栈顶栈顶堆栈堆栈43堆栈自底向上（按地址码减少的方向）生成堆栈自底向上（按地址码减少的方向）生成压栈：压栈：spsp内容减内容减1 1，再压（存）入数。，再压（存）入数。先取数，先取数，spsp内容加内容加1 1出栈：出栈： 主存主存.（sp）=ff初始化初始化栈顶栈顶= =栈底栈底 主存主存

34、.（sp）=fe压入压入aa栈顶栈顶 主存主存.（sp）=fe压入压入bab栈底栈底栈顶栈顶= =栈底栈底 主存主存.（sp）=fe弹出弹出ba44指令中怎样表达寻址方式：指令中怎样表达寻址方式： （1 1）操作码隐含说明不同寻址方式）操作码隐含说明不同寻址方式例：某机指令操作码最高两位例：某机指令操作码最高两位0000：rrrr型指令，寄存器型指令，寄存器- -寄存器寻址寄存器寻址0101：rxrx型指令，寄存器型指令，寄存器- -变址寻址变址寻址1010：sisi型指令，基址型指令，基址- -立即寻址立即寻址1111：ssss型指令，基址型指令，基址- -基址寻址基址寻址45（2 2）指令

35、中设置专门字段说明寻址方式）指令中设置专门字段说明寻址方式例：某机指令的每个地址字段中各设置一例：某机指令的每个地址字段中各设置一个个3 3位的寻址方式字段。位的寻址方式字段。操作码操作码op op 寻址方式寻址方式 r r 寻址方式寻址方式 r r 源地址字段源地址字段目的地址字段目的地址字段3位位3位位462.3.3 2.3.3 指令类型指令类型 按指令功能或操作性质对指令分类。按指令功能或操作性质对指令分类。1.1.数据传送类指令数据传送类指令源地址源地址 目的地址；且源地址中的数据保持不变。目的地址；且源地址中的数据保持不变。数据数据设置时需考虑：设置时需考虑：（1 1）规定传送范围）

36、规定传送范围例：例： 80x86 80x86： ibm370 ibm370：r r m m，r r r rr r m m，r r r r，m m m m47（2 2）指明传送单位）指明传送单位例：例： 用操作码说明用操作码说明(vax-11)(vax-11)：用地址量说明用地址量说明(80x86)(80x86)：movmovb b 8 8mov mov axax，bxbx (16)(16)movmovw w 1616movmovl l 3232mov mov alal，blbl (8)(8)mov mov eaxeax，ebxebx (32)(32)（3 3）采用的寻址方式）采用的寻址方式在寻

37、址方式的设置上几乎不受限制，能比较在寻址方式的设置上几乎不受限制，能比较集中地反映指令系统各种寻址方式的实现。集中地反映指令系统各种寻址方式的实现。482.2.输入输入/ /输出指令输出指令各种信息各种信息主机主机 外设外设数据；数据；控制命令；控制命令；状态。状态。（1 1）外设的编址方式）外设的编址方式i/oi/o接口中寄存器或相当部件称为接口中寄存器或相当部件称为i/oi/o端口。端口。如何为如何为i/oi/o端口分配地址？端口分配地址？49 i/o i/o端口独立编址端口独立编址i/oi/o地址空间不占主存地址空间，可与主存地址空地址空间不占主存地址空间，可与主存地址空间重叠。间重叠。

38、=1 =1 访问存储器访问存储器=0 =0 访问访问i/oi/o端口端口需设置专门的控制线区分访问对象，如需设置专门的控制线区分访问对象，如为每个为每个i/oi/o端口分配端口地址；端口分配端口地址；在在i/oi/o指令中给出端口地址。指令中给出端口地址。m/iom/io50 i/o i/o端口与主存单元统一编址端口与主存单元统一编址i/oi/o端口与主存单元使用一个地址空间，用不同的端口与主存单元使用一个地址空间，用不同的地址码来区分它们。地址码来区分它们。如将存储地址空间的低端分配给主存单元，高端如将存储地址空间的低端分配给主存单元，高端分配给分配给i/oi/o端口。端口。 设置设置专用专

39、用i/oi/o指令指令针对独立编址，用针对独立编址，用i/oi/o指令访问指令访问i/oi/o端口。端口。指令中说明输入指令中说明输入/ /输出操作，并给出端口地址。输出操作，并给出端口地址。（2 2）i/oi/o指令设置方式指令设置方式显式显式i/oi/o指令指令51例：例： 80x8680x86的的i/oi/o指令指令 输入：输入：in alin al，n n；端口地址端口地址(n) al(n) al( (直接端口寻址直接端口寻址) ) in alin al，dxdx；间接端口地址间接端口地址(dx) al(dx) al( (间接端口寻址间接端口寻址) ) 输出：输出：out nout n

40、，alal；(al) n(al) n( (直接端口寻址直接端口寻址) ) out dxout dx，alal；(al) (dx)(al) (dx)( (间接端口寻址间接端口寻址) )52 用用传送指令传送指令实现实现i/oi/o操作操作针对统一编址，用传送指令访问针对统一编址，用传送指令访问i/oi/o端口。端口。不设专用不设专用i/oi/o指令。指令。例例. . 某机某机i/oi/o接口中的寄存器地址为接口中的寄存器地址为80h80h，用传送指令实现，用传送指令实现输入输入/ /输出：输出： mov 80hmov 80h，a a；将累加器；将累加器a a内容输出到内容输出到80h80h端口端

41、口 mov amov a，80h80h；将将80h端口内容输入到累加器端口内容输入到累加器a隐式隐式i/oi/o指令指令53 通过通过i/oi/o处理机进行处理机进行i/oi/o操作操作cpucpu执行简单执行简单i/oi/o指令指令 ( (启动、停止、查询、清除启动、停止、查询、清除) )设置时需考虑设置时需考虑操作数类型操作数类型、符号符号、进制进制等；等；运算结束后设置相应运算结束后设置相应状态标志状态标志。两级两级i/oi/o指令指令包括：包括：加、减、求补、加加、减、求补、加1 1、减、减1 1、比较等运算、比较等运算i/oi/o处理机执行处理机执行i/oi/o操作指令操作指令 (

42、(输入、输出输入、输出) )3.3.算术运算类指令算术运算类指令4.4.逻辑运算类指令：与、或、非、异或等运算逻辑运算类指令：与、或、非、异或等运算可实现对操作数位的可实现对操作数位的设置设置、测试测试、清除清除、修改修改等。等。有的机器设置专门的位操作指令。有的机器设置专门的位操作指令。545.5.移位操作指令移位操作指令 算术移位、逻辑移位和循环移位如下图所示。算术移位、逻辑移位和循环移位如下图所示。55控制程序执行的顺序和选择执行的方向。控制程序执行的顺序和选择执行的方向。（1 1）转移指令）转移指令6. 6. 程序控制类指令程序控制类指令（2 2）子程序调用指令与返回指令）子程序调用指

43、令与返回指令子程序调用指令：将子程序调用指令：将返回地址压入堆栈，返回地址压入堆栈， 再转到子程序入口地址再转到子程序入口地址无条件转移无条件转移条件转移条件转移循环循环返回指令：返回指令：将堆栈中的返回地址弹出，以返回调用程序将堆栈中的返回地址弹出，以返回调用程序56（3 3）软中断指令）软中断指令主要用于主要用于程序的调试和程序的调试和系统功能调用系统功能调用。如如80x8680x86的中断指令的中断指令 int nint n 。7. 7. 串操作指令：串操作指令：串传送、串比较、串查找等串传送、串比较、串查找等操作主要用于字符信息的处理操作主要用于字符信息的处理8. 8. 数据转换指令：

44、数据转换指令：数值转换和数据类型转换数值转换和数据类型转换579. 9. 堆栈操作指令堆栈操作指令对堆栈的主要操作是压入堆栈和弹出堆栈。对堆栈的主要操作是压入堆栈和弹出堆栈。10. 10. 特权指令特权指令提供给系统软件使用，一般不直接给普通用户提供给系统软件使用，一般不直接给普通用户使用。使用。主要用于系统资源的分配和管理。如检测用户主要用于系统资源的分配和管理。如检测用户的访问权限、修改虚拟存储器管理的段表等。的访问权限、修改虚拟存储器管理的段表等。582.3.4 pentium ii2.3.4 pentium ii指令格式指令格式pentium ii指令格式中，操作码字段（指令格式中，操

45、作码字段（opcode）是必）是必须的，其他字段则是可选的。其指令格式如下：须的，其他字段则是可选的。其指令格式如下：591 1、指令前缀部分、指令前缀部分指令前缀有指令前缀有4 4种：种： 第第1 1种包括种包括4 4条前缀指令：条前缀指令：locklock、reprep、reperepe、repnerepne。 第第2 2种段指定，显式地指定该指令使用哪个寄存器。种段指定，显式地指定该指令使用哪个寄存器。 第第3 3种操作数长度指定，用于寄存器数据宽度切换。种操作数长度指定，用于寄存器数据宽度切换。 第第4 4种地址长度指定，用于存储器地址宽度切换。种地址长度指定，用于存储器地址宽度切换。

46、602 2、指令部分、指令部分指令本身包括以下字段：指令本身包括以下字段：（1 1）opcodeopcode：定义指令类型，寄存器数据宽度，及操作结果存：定义指令类型，寄存器数据宽度，及操作结果存入寄存器还是存储器。入寄存器还是存储器。（2 2）mod/rmmod/rm：分：分3 3个字段个字段modmod、regreg、rmrm。regreg（3 3位）：定义一个寄存器寻址的操作数。位）：定义一个寄存器寻址的操作数。modmod（2 2位）与位）与rmrm（3 3位）：定义另一个操作数的寻址方式。包括位）：定义另一个操作数的寻址方式。包括8 8个寄存器寻址和个寄存器寻址和2424种存储器寻址

47、。种存储器寻址。61（3 3）sibsib当当mod/rm=00/100mod/rm=00/100时，使用时，使用sibsib以说明比例变址寻址方式。以说明比例变址寻址方式。（4 4）dispdisp如果如果mod/rmmod/rm定义的寻址方式需要位移量（即形式地址），由定义的寻址方式需要位移量（即形式地址），由dispdisp字段给出，可以是字段给出，可以是8 8位、位、1616位或位或3232位。位。（5 5）immeimme如果指令有立即数，由如果指令有立即数，由immeimme给出，可以是给出，可以是8 8位、位、1616位或位或3232位。位。 可见，可见，pentium iipe

48、ntium ii的指令格式很复杂，这一是因为要与的指令格式很复杂，这一是因为要与80x8680x86兼容；二是它的地址和数据扩展到兼容；二是它的地址和数据扩展到3232位。位。622.4 2.4 校验技术校验技术 校验的方法是让写入的信息符合某种规校验的方法是让写入的信息符合某种规律，在读出时检验信息是否符合这一规律，律，在读出时检验信息是否符合这一规律，如符合可判定读出信息正确，否则有误。如符合可判定读出信息正确，否则有误。目前使用的校验方法常采用冗余校验思想，即：目前使用的校验方法常采用冗余校验思想，即：有效信息位有效信息位+ +校验位校验位校验码校验码译码纠错译码纠错631 1、奇偶校验

49、码、奇偶校验码 例如：待编有效信息例如：待编有效信息 1011000110110001编码规则：编码规则：校验码校验码有效信息位有效信息位+1+1位校验位位校验位奇校验码奇校验码 10110001101100011 1 约定校验码中约定校验码中1 1的个数为奇数的个数为奇数/ /偶数。偶数。偶校验码偶校验码 10110001101100010 0 为了快速进行编码写入与读后校验，常采用为了快速进行编码写入与读后校验，常采用并行奇偶校验逻辑电路。并行奇偶校验逻辑电路。64以偶校验为例，说明其编码与校验过程：以偶校验为例，说明其编码与校验过程：（1 1）编码）编码 将将8 8位代码位代码d d7 7d d0 0写入时，同时送往校验电路，写入时，同时