四、指令系统

本章导览

共 5 个小节：指令格式、指令的寻址方式、程序的机器级代码表示、程序的机器级代码表示、CISC 和 RISC 的基本概念

本章重点

• 指令 = 操作码（OP）+ 地址码；按地址数分零 / 一 / 二 / 三地址指令
• 寻址方式：立即、直接、间接、寄存器、变址、相对等
• CISC（指令多而复杂，x86）vs RISC（指令少而规整、定长、流水友好）

指令格式

关键点

• 指令字段：操作码 OP（做什么）+ 地址码（操作数在哪）
• 地址数越少指令越短但功能越弱（零 ~ 三地址指令）
• 扩展操作码：在定长指令下兼顾不同地址数，操作码长度可变

指令的寻址方式

关键点

• 分指令寻址（顺序 PC+1、跳转改 PC）与数据寻址（找操作数）
• 数据寻址：立即、直接、间接、寄存器、寄存器间接、变址、基址、相对
• 核心是算有效地址 EA；相对寻址常用于转移指令

指令寻址

数据寻址

程序的机器级代码表示

关键点

• 三层对应：高级语言 ↔ 汇编 ↔ 机器码
• 常用 x86 汇编：mov、add、sub、cmp、jmp 等
• 两种语法：AT&T（源在前、寄存器带 %）vs Intel（目的在前）

程序的机器级代码表示

关键点

• 选择语句（if-else）：用 cmp 比较 + 条件转移指令（je/jg/jl 等）实现
• 循环语句（for/while）：条件转移 + 无条件跳转回循环体
• 控制流最终都靠「顺序执行 + 条件 / 无条件转移」完成

高级语言与机器级代码之间的对应

常用的 x86 汇编指令

AT&T 格式 & Intel 格式

选择语句的机器级表示

循环语句的机器级表示

CISC 和 RISC 的基本概念

关键点

• CISC（x86）：指令多而复杂、变长、可直接访存，硬件复杂
• RISC（ARM/MIPS）：指令少而规整、定长、只用 Load/Store 访存、寄存器多
• RISC 更利于流水线，是现代主流；一句话：CISC 指令强、RISC 执行快