指令系統是什麼?

General 更新 2024-06-12

指令系統是什麼？

指令系統指的是一個CPU所能夠處理的全部指令的集合，是一個CPU的根本屬性。比如我們現在所用的CPU都是採用x86指令集的，他們都是同一類型的CPU，不管是INTEL的CPU、還是IMD的Athlon或Joshua。世界上還有比這些更快的CPU，比如Alpha，但它們不是用x86指令集，不能使用數量龐大的基於x86指令集的程序，如Windows98。之所以說指令系統是一個CPU的根本屬性，是因為指令系統決定了一個CPU能夠運行什麼樣的程序。

所有采用高級語言編出的程序，都需要翻譯（編譯或解釋）成為機器語言後才能運行，這些機器語言中所包含的就是一條條的指令。

1、指令的格式

一條指令一般包括兩個部分：操作碼和地址碼。操作碼其實就是指令序列號，用來告訴CPU需要執行的是那一條指令。地址碼則複雜一些，主要包括源操作數地址、目的地址和下一條指令的地址。在某些指令中，地址碼可以部分或全部省略，比如一條空指令就只有操作碼而沒有地址碼。

舉個例子吧，某個指令系統的指令長度為32位，操作碼長度為8位，地址長度也為8位，且第一條指令是加，第二條指令是減。當它收到一個“00000010000001000000000100000110”的指令時，先取出它的前8位操作碼，即00000010，分析得出這是一個減法操作，有3個地址，分別是兩個源操作數地址和一個目的地址。於是，CPU就到內存地址00000100處取出被減數，到00000001處取出減數，送到ALU中進行減法運算，然後把結果送到00000110處。

這只是一個相當簡單化的例子，實際情況要複雜的多。

什麼是指令和指令系統

指令是指計算機執行某種操作的命令。一條指令，通常包括兩方面內容：操作碼和地址碼。其中，操作碼用來表徵一條指令的操作特性和功能；地址碼給出參與操作的數據在存儲器中的地址。指令系統是指一臺計算機所能執行的全部指令的集。指令系統決定了一臺計算機硬件主要性能和基本功能。指令系統一般都包括以下幾大類指令。（1）數據傳送類指令。（2）運算類指令包括算術運算指令和邏輯運算指令。（3）程序控制類指令主要用於控制程序的流向。（4）輸入/輸出類指令簡稱I/O指令，這類指令用於主機與外設之間交換信息。2.指令週期計算機執行一條指令所用的時間。3.CPU的性能集成電路技術的發展--硅晶體管的大規模集成技術摩爾定律：芯片上的晶體管數量每隔18個—24個月就會翻一番。4. 時鐘頻率系統時鐘決定數據傳輸和指令執行的速度或頻率5.字長字長決定與CPU的寄存器和總線的數據寬度6.高速緩存器（Cache)高速緩存器越大，處理速度就越快。

什麼叫指令系統？

是計算機硬件的語言系統，也叫機器語言，它是軟件和硬件的主要界面，從系統結構的角度看，它是系統程序員看到的計算機的主要屬性。因此指令系統表徵了計算機的基本功能決定了機器所要求的能力，也決定了指令的格式和機廠的結構。對不同的計算機在設計指令系統時，應對指令格式、類型及操作功能給予應有的重視。

一個較完整的指令系統應包括哪些指令?

一、數據傳送指令

1.通用數據傳送指令

MOV（Move）傳送

PUSH（Push onto the stack）進棧

POP（Pop from the stack）出棧

XCHG（Exchange）交換

.MOV指令

格式為: MOV DST,SRC

執行的操作:(DST)<-(SRC)

.PUSH進棧指令

格式為:PUSH SRC

執行的操作:(SP)<-(SP)-2

((SP)+1,(SP))<-(SRC)

.POP出棧指令

格式為:POP DST

執行的操作:(DST)<-((SP+1),(SP))

(SP)<-(SP)+2

.XCHG 交換指令

格式為:XCHG OPR1,OPR2

執行的操作:(OPR1)<-->(OPR2)

2.累加器專用傳送指令

IN(Input) 輸入

OUT(Output) 輸出

XLAT(Translate) 換碼

這組指令只限於使用累加器AX或AL傳送信息.

.IN 輸入指令

長格式為: IN AL,PORT(字節)

IN AX,PORT(字)

執行的操作: (AL)<-(PORT)(字節)

(AX)<-(PORT+1,PORT)(字)

短格式為: IN AL,DX(字節)

IN AX,DX(字)

執行的操作: AL<-((DX))(字節)

AX<-((DX)+1,DX)(字)

.OUT 輸出指令

長格式為: OUT PORT,AL(字節)

OUT PORT,AX(字)

執行的操作: (PORT)<-(AL)(字節)

(PORT+1,PORT)<-(AX)(字)

短格式為: OUT DX,AL(字節)

OUT DX,AX(字)

執行的操作: ((DX))<-(AL)(字節)

((DX)+1,(DX))<-AX(字)

在IBM-PC機裡,外部設備最多可有65536個I/O端口,端口(即外設的端口地址)為0000~FFFFH.其中前256個端口(0~FFH)可以直接在指令中指定,這就是長格式中的PORT,此時機器指令用二個字節表示,第二個字節就是端口號.所以用長格式時可以在指定中直接指定端口號,但只限於前256個端口.當端口號>=256時,只能使用短格式,此時,必須先把端口號放到DX寄存器中(端口號可以從0000到0FFFFH),然後再用IN或OUT指令來傳送信息.

.XLAT 換碼指令

格式為: XLAT OPR

或: XLAT

執行的操作:(AL)<-((BX)+(AL))

3.有效地址送寄存器指令

LEA(Load effective address)有效地址送寄存器

LDS(Load DS with Pointer)指針送寄存器和DS

LES(Load ES with Pointer)指針送寄存器和ES

.LEA 有效地址送寄存器

格式為: LEA REG,SRC

執行的操作:(REG)<-SRC

指令把源操作數的有效地址送到指定的寄存器中.

.LDS 指針送寄存器和DS指令

格式為: LDS REG,SRC

執行的操作:(REG)<-(SRC)

(DS)<-(SRC+2)

把源操作數指定的4個相繼字節送到由指令指定的......

什麼是指令和指令系統

什麼是計算機的指令系統？機器指令通常有哪些類型？

指令是指計算機執行某種操作的命令。

一條指令，通常包括兩方面內容：雞作碼和地址碼。其中，操作碼用來表徵一條指令的操作特性和功能；地址碼給出參與操作的數據在存儲器中的地址。

指令系統是指一臺計算機所能執行的全部指令的集。

指令系統決定了一臺計算機硬件主要性能和基本功能。

指令系統一般都包括以下幾大類指令。

（1）數據傳送類指令。

（2）運算類指令包括算術運算指令和邏輯運算指令。

（3）程序控制類指令主要用於控制程序的流向。

（4）輸入/輸出類指令簡稱I/O指令，這類指令用於主機與外設之間交換信息。

指令集是什麼意思？

CPU依靠指令來計算和控制系統，每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標，指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。從現階段的主流體系結構講，指令集可分為複雜指令集和精簡指令集兩部分，而從具體運用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended）、SSE、 SSE2（Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2）和AMD的3DNow!等都是CPU的擴展指令集，分別增強了CPU的多媒體、圖形圖象和Internet等的處理能力。我們通常會把CPU的擴展指令集稱為"CPU的指令集"。

1、精簡指令集的運用

在最初發明計算機的數十年裡，隨著計算機功能日趨增大，性能日趨變強，內部元器件也越來越多，指令集日趨複雜，過於冗雜的指令嚴重的影響了計算機的工作效率。後來經過研究發現，在計算機中，80％程序只用到了20％的指令集，基於這一發現，RISC精簡指令集被提了出來，這是計算機系統架構的一次深刻革命。RISC體系結構的基本思路是：抓住CISC指令系統指令種類太多、指令格式不規範、尋址方式太多的缺點，通過減少指令種類、規範指令格式和簡化尋址方式，方便處理器內部的並行處理，提高VLSI器件的使用效率，從而大幅度地提高處理器的性能。

RISC指令集有許多特徵，其中最重要的有：

指令種類少，指令格式規範：RISC指令集通常只使用一種或少數幾種格式。指令長度單一（一般4個字節），並且在字邊界上對齊，字段位置、特別是操作碼的位置是固定的。

尋址方式簡化：幾乎所有指令都使用寄存器尋址方式，尋址方式總數一般不超過5個。其他更為複雜的尋址方式，如間接尋址等則由軟件利用簡單的尋址方式來合成。

大量利用寄存器間操作：RISC指令集中大多數操作都是寄存器到寄存器操作，只以簡單的Load和Store操作訪問內存。因此，每條指令中訪問的內存地址不會超過1個，訪問內存的操作不會與算術操作混在一起。

簡化處理器結構：使用RISC指令集，可以大大簡化處理器的控制器和其他功能單元的設計，不必使用大量專用寄存器，特別是允許以硬件線路來實現指令操作，而不必像CISC處理器那樣使用微程序來實現指令操作。因此RISC處理器不必像CISC處理器那樣設置微程序控制存儲器，就能夠快速地直接執行指令。

便於使用VLSI技術：隨著LSI和VLSI技術的發展，整個處理器（甚至多個處理器）都可以放在一個芯片上。RISC體系結構可以給設計單芯片處理器帶來很多好處，有利於提高性能，簡化VLSI芯片的設計和實現。基於VLSI技術，製造RISC處理器要比CISC處理器工作量小得多，成本也低得多。

加強了處理器並行能力：RISC指令集能夠非常有效地適合於採用流水線、超流水線和超標量技術，從而實現指令級並行操作，提高處理器的性能。目前常用的處理器內部並行操作技術基本上是基於RISC體系結構發展和走向成熟的。

正由於RISC體系所具有的優勢，它在高端系統得到了廣泛的應用，而CISC體系則在桌面系統中佔據統治地位。而在如今，在桌面領域，RISC也不斷滲透，預計未來，RISC將要一統江湖。

2、CPU的擴展指令集

對於CPU來說，在基本功能方面，它們的差別並不太大，基本的指令集也都差不多，但是許多廠家為了提升某一方面性能，又開發了擴展指令集，擴展指令集定義了新的數據和指令，能夠大大提高某方面數據處理能力，但必需要有軟件支持。

MMX 指令集

......

計算機的指令系統包括什麼？

是計算機所能執行的全部指令的集合，它描述了計算機內全部的控制信息和“邏輯判斷”能力。不同計算機的指令系統包含的指令種類和數目也不同。一般均包含算術運算型、邏輯運算型、數據傳送型、判定和控制型、紶入和輸出型等指令。

計算機指令系統的計算機指令系統 - 種類

常見指令按功能可劃分為：①數據處理指令：包括算術運算指令、邏輯運算指令、移位指令、比較指令等。②數據傳送指令：包括寄存器之間、寄存器與主存儲器之間的傳送指令等。③程序控制指令：包括條件轉移指令、無條件轉移指令、轉子程序指令等。④輸入－輸出指令：包括各種外圍設備的讀、寫指令等。有的計算機將輸入－輸出指令包含在數據傳送指令類中。⑤狀態管理指令：包括諸如實現置存儲保護、中斷處理等功能的管理指令。隨著計算機系統結構的發展，有些計算機還不斷引入新指令。如“測並置”指令是為在多機系統和多道程序中防止重入公用子程序而設置的。指令先測試標誌位以判斷該子程序是否正在使用。如未被使用，則轉入子程序並置該標誌位，以防其他進程重入。後來又出現功能更強的信號（PV操作）指令。有的計算機還設置“執行”指令。“執行“指令執行由地址域所確定的存儲單元中的指令。其目的是避免用程序直接修改程序中的指令。這對程序的檢查和流水線等技術的應用均有好處。有的計算機採用堆棧實現程序的調用指令和返回指令。調用時將返回地址和各種狀態、參數壓入堆棧頂部，這樣就能較好地實現子程序的嵌套和遞歸調用，並可使子程序具有可重入性。另外，一些計算機使不少複雜的操作固定化，形成諸如多項式求值、隊列插項、隊列撤項和各種翻譯、編輯等指令。向量指令和標量指令：有些大型機和巨型機設置功能齊全的向量運算指令系統。向量指令的基本操作對象是向量,即有序排列的一組數。若指令為向量操作,則由指令確定向量操作指令系統數的地址（主存儲器起始地址或向量寄存器號），並直接或隱含地指定如增量、向量長度等其他向量參數。向量指令規定處理機按同一操作處理向量中的所有分量，可有效地提高計算機的運算速度。不具備向量處理功能，只對單個量即標量進行操作的指令稱為標量指令。特權指令和用戶指令：在多用戶環境中，某些指令的不恰當使用會引起機器的系統性混亂。如置存儲保護、中斷處理、輸入輸出等這類指令，均稱為特權指令，不允許用戶直接使用。為此，處理機一般設置特權和用戶兩種狀態，或稱管（理）態和目（的）態。在特權狀態下，程序可使用包括特權指令在內的全部指令。在用戶狀態下，只允許使用非特權指令，或稱用戶指令。用戶如使用特權指令則會發生違章中斷。如用戶需要申請操作系統進行某些服務，如輸入－輸出等，可使用“廣義指令”，或稱為“進監督”、“訪管”等的指令。