《人生的选择》主题班会

计算机组成与系统结构

陈泽宇副教授计算机组成与系统结构陈泽宇副教授第1章计算机系统概论第2章运算方法和运算器第3章存储系统第4章指令系统第5章中央处理器（CPU）第6章总线系统第7章输入输出（I/O）系统第8章并行计算机系统第1章计算机系统概论4.3指令分类不同机器的指令系统是各不相同的从指令的操作码功能来考虑，一个较为完善的指令系统中常见的指令类型包括：数据传送、算术运算、逻辑运算、程序控制、输入输出、字符串处理、系统控制4.3指令分类不同机器的指令系统是各不相同的4.3.1数据传送指令数据传送指令是最基本、最常用、最重要的指令用来使数据在主存与CPU寄存器之间进行传输可以一次传送一个数据或一批数据包括取数指令LOAD、存数指令STORE、存储器或寄存器间数据传送指令MOVE等4.3.1数据传送指令数据传送指令是最基本、最常用、最重要4.3.2算术运算指令算术运算是计算机能够执行的基本数值计算包括加法ADD、减法SUB、乘法MUL、除法DIV等指令算术运算指令的操作数有多种类型定点数可分为带符号数和无符号数浮点数可分为单精度和双精度因此，每一种运算指令也按操作数的类型分为带符号数定点运算、无符号数定点运算、单精度浮点运算、双精度浮点运算等4.3.2算术运算指令算术运算是计算机能够执行的基本数值计4.3.3逻辑运算指令逻辑运算是对数据进行逻辑操作包括逻辑与AND、逻辑或OR、逻辑非NOT等三种基本操作以及同或、异或等组合逻辑操作4.3.3逻辑运算指令逻辑运算是对数据进行逻辑操作4.3.4程序控制指令控制程序的流程，使程序具有调试与判断功能主要包括：转移指令、转子程序指令与子程序返回指令、程序中断指令等4.3.4程序控制指令控制程序的流程，使程序具有调试与判断1．转移指令包括条件转移和无条件转移指令将程序计数器PC（ProgramCounter）中的指令地址值更新为需要转移的目标指令的地址值条件转移指令是指当满足规定的条件后才执行转移无条件转移指令则不受任何约束地将程序转移1．转移指令包括条件转移和无条件转移指令2．转子程序指令与子程序返回指令转子程序指令是实现子程序调用的指令子程序是能够完成某一特定功能的程序段由于经常使用，所以独立出来，需要时由主程序调用子程序返回指令为了从子程序正确返回到主程序，在调用子程序时，保存主程序中下一条指令的地址转入执行子程序等子程序执行到最后一条指令（通常是返回指令）时，将保存的地址取出作为下一条指令地址，返回主程序2．转子程序指令与子程序返回指令转子程序指令是实现子程序调用3．程序中断指令中断一般是在计算机系统出现异常情况或接到特殊请求时随机产生的当产生中断时，程序转入中断处理程序为了在应用程序中使用中断服务程序，指令系统提供了各种引起中断的指令3．程序中断指令中断一般是在计算机系统出现异常情况或接到特殊4.3.5输入输出指令主机与外围设备进行信息交换的一类指令用于启动外设、检测外设工作状态、读写外设数据等信息由外围设备传向主机称为输入（Input），反之则称为输出（Output）有些计算机对于主存和外设未采用统一编码技术，因此需要专门的输入输出操作指令有些计算机把外设看作一个特殊的存储单元而与存储器单元统一编址，因此用一般的访问存储器指令即可访问外设4.3.5输入输出指令主机与外围设备进行信息交换的一类指令4.3.6字符串处理指令字符串处理指令包括字符串传送、转换、比较、查找、匹配、替换等这些指令的设置可以大大加快文字处理软件的运行速度4.3.6字符串处理指令字符串处理指令4.3.7系统控制指令用于改变计算机系统的工作状态停机指令、空操作指令、条件码指令和开/关中断指令用户程序执行完毕时，可以安排一条停机指令空操作指令除了递增程序计数器外，不进行任何操作条件码保存当前指令执行结果的特征，条件码指令对条件码进行置位或清除操作开/关中断指令可视作特殊的条件码指令开/关中断意味着对中断请求的允许或禁止4.3.7系统控制指令用于改变计算机系统的工作状态除了以上提