包括指令係統的對稱性、勻齊性、指令格式和數據格式的一致性。對稱性是指:在指令係統中所有的寄存器和存儲器單元都可同等對待,所有的指令都可使用各種尋址方式;勻齊性是指:一種操作性質的指令可以支持各種數據類型;指令格式和數據格式的一致性是指:指令長度和數據長度有一定的關係,以方便處理和存取。
兼容性
至少要能做到“向上兼容”,即低檔機上運行的軟件可以在高檔機上運行。
尋址方式
根據指令內容確定操作數地址的過程稱為尋址。完善的尋址方式可為用戶組織和使用數據提供方便。
直接尋址:指令地址域中表示的是操作數地址。
間接尋址:指令地址域中表示的是操作數地址的地址即指令地址碼對應的存儲單元所給出的是地址A,操作數據存放在地址A指示的主存單元內。有的計算機的指令可以多次間接尋址,如A指示的主存單元內存放的是另一地址B,而操作數據存放在B指示的主存單元內,稱為多重間接尋址。
指令係統
立即尋址:指令地址域中表示的是操作數本身。
指令係統變址尋址:指令地
址域中表示的是變址寄存器號i和位移值D。將指定的變址寄存器內容E與位移值D相加,其和E+D為操作數地址。許多計算機具有雙變址功能,即將兩個變址寄存器內容與位移值相加,得操作數地址。變址尋址有利於數組操作和程序共用。同時,位移值長度可短於地址長度,因而指令長度可以縮短。
相對尋址:指令地址域中表示的是位移值D。程序計數器內容(即本條指令的地址)K與位移值D相加,得操作數地址K+D。當程序在主存儲器浮動時,相對尋址能保持原有程序功能。此外,還有自增尋址、自減尋址、組合尋址等尋址方式。尋址方式可由操作碼確定,也可在地址域中設標誌,指明尋址方式。
種類
常見指令按功能可劃分為: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。
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。
程序控製指令:包括條件轉移指令、無條件轉移指令、轉子程序指令等。
指令係統
輸
指令係統入-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
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出指令包含在數據傳送指令類中。
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。
隨著計算機係統結構的發展,有些計算機還不斷引入新指令。如“測並置”指令是為在多機係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。有的計算機采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係統。向量指令的基本操作對象是
指令係統
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
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