Chapter 2 指令：计算机语言
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计算机语言
用于人和计算机之间交流的语言，就是计算机语言。
计算机语言经历了几个发展阶段：机器语言计算机工作基于二进制，从根本上说，计算机只能识别和接受由0和1组成的指令。
这种计算机能直接识别和接受的二进制代码称为机器指令。
机器指令的集合就是该计算机的机器语言。
符号语言用一些英文字母和数字表示一个指令。
计算机并不低级语言能直接识别并执行符号语言的指令，需要用一种称为汇编程序的软件，把符号语言的指令转换为机器指令。
一般，一条符号语言的指令对应转换为一条机器指令。
转换的过程称为“代真”或“汇编”，因此，符号语言又称为符号汇编语言或汇编语言。
注：机器语言和汇编语言是完全依赖于具体机器特性的，是面向机器的语言。
不同型号的计算机的机器语言和汇编语言是互不通用的，用甲机器的机器语言编写的程序在乙机器上不能使用。
由于它“贴近计算机，或者说离计算机“很近”，称为计算机低级语言。
非结构化语言编程风格比较随意，只要符合语法规则即可，没有严格的规范要求，程序中的流程可以随意跳转。
但是，程序变得难以阅读和维护。
面向过程的语言结构化语言程序必须由具有良好特性的基本结构（顺序结构、选择结构、循环结构）构成，程序中的流程不允许随意跳转，程高级语言序总是由上而下顺序执行各个基本结构。
这种程序结构清晰，易于编写、阅读和维护。
面向对象的语言对象是由数据以及对数据的操作组成。
注：高级语言不依赖具体机器，用它写出的程序对任何型号的计算机都适用（或只须作很少的修改），它与具体机器距离很远。
计算机并不能直接识别高级高级语言程序，需要进行“翻译”。
用一种称为编译程序的软件把高级语言写的程序（称为源程序）转换为机器指令的程序（称为目标程序），然后让计算机执行机器指令程序，最后得到结果。
高级语言的一个语句往往对应多条机器指令。
OS_02_environment
字处理软件游戏软件等osp硬件结构osp单一总线的存储程序电子计算机edvac电子离散变量自动计算机1945年johnvonneumann采用冯?诺伊曼体系结构中央处理单元算术逻辑运算单元控制单元地址总线数据总线主存单元设备冯诺依曼体系结构ospo设备与存储器之间的数据传送都要经过运算器采用存储程序的思想在程序控制下机器的操作按顺序执行指令指令计数器指明要执行的指令在存储器中的地址分支则由程序中的转移指令实现存储器是一个顺序线形编址的一维空间每个存储单元的二进制的位数是固定的地址是唯一定义的指令的形式为低级的机器语言二进制语言驱动机器进行操作
计算机文化基础双语课件-Chapter2 computer hardware
– integrated circuit is an superthin slice of semiconducting material packed with microscopic circuit elements, such as wires, transistors, capacitors, logic gates, and resistors.(p28 )
Digital processing
• A machine code instruction has two parts: the op code and the operand.
• Eg: instruction: add 1
Op code
Operand
P31 f1-36 00000100
00000001
RAM
Address M1 Address M2 Address M3
Control Unit Instruction pointer
M12
Instruction Register AMDUDL two number
CPU Performance Factors
- Moore law
- “A chain is only as strong as its weakest link”.
Hardware System
输入设备
存储器
输出设备
运算器
控制器
数据流 控制流
• Information processing cycle
§ 2.2: Microprocessors
What is a microprocessor?
is an integrated circuit designed to process instructions
Digital processing
• A machine code instruction has two parts: the op code and the operand.
• Eg: instruction: add 1
Op code
Operand
P31 f1-36 00000100
00000001
RAM
Address M1 Address M2 Address M3
Control Unit Instruction pointer
M12
Instruction Register AMDUDL two number
CPU Performance Factors
- Moore law
- “A chain is only as strong as its weakest link”.
Hardware System
输入设备
存储器
输出设备
运算器
控制器
数据流 控制流
• Information processing cycle
§ 2.2: Microprocessors
What is a microprocessor?
is an integrated circuit designed to process instructions
Chapter 2 MCS-96系列单片机
时钟信号
单片机须有产生时钟信号的电路. 一.外部振荡信号的产生(fosc) 两种方式: 1.外接振荡信号发生器; 2.接石英晶振片.
单片机 XTAL1 XTAL2
C1号的产生 1.8096/8098内部为三分频电路.若fosc=12M, 则时钟信号频率fc=12/3=4M, T=1/4M=0.25us 2.80C196等芯片内部为二分频电路.若 fosc=12M,则时钟信号频率fc=12/2=6M, T=1/6M=0.167us.
第四节 I/O口和I/O控制,状态寄存器
一.I/O口 有四个,五个,六个,七个I/O口的情况(视不 同的型号). 如48脚的芯片有4个,87C196CA有7个I/O口. 1.P0口 为输入口,P0.0~P0.7., 具复用功能,也作A/D的 输入引脚ACH0~ACH7. 2.P1口 为准双向I/O口.
4. 硬件完成乘除法运算. 5.可有256个, 512个或1K个内部寄存器. 6.主频可达12M, 16M, 20MHZ. 三.CPU的时序 1.时序的概念 CPU的操作在微命令的控制下完成.微命 令由CLOCK信号加工产生. 对应于微命 令的脉冲在时间上有着严格的先后次序 称为时序.
2.时序图 “存储器读”的时序图(8位数据传送模 式或8位总线模式).
6. P6口 双向I/O口. 二. I/O控制和状态寄存器 共有4个,均为8位的寄存器,属于SFR.用 于对I/O的控制及记录I/O口的状态. 1. IOC0 15H, 只写. 与HSI和定时器有关. 2. IOC1 16H, 只写.涉及较多的I/O部件.
3. IOS0 15H, 只读.只与HSO有关,记录其工作状态. 4. IOS1 16H, 只读. 与HSI和软硬件定时器有关.注 意读时的保护问题.
2010计算机导论Chapter2复习提纲
学《计算机导论》课程复习提纲
任课教师：战德臣，聂兰顺
2.2 基本思想与基本过程
1. 语义符号化思想 语义符号化是指将现实世界的语义用符号表达，进而进行基于符号的计算的一种思维， 将符号赋予不同语义，则能计算不同的问题。 例如， 《易经》将现实世界分为阴和阳，阴即０，阳即１，进一步用阴阳的组合与变化， 即０,1 的组合与变化来反映大千世界的变化规律，例如八卦，用三位０,1 码的组合，每一种 组合抽象于一种自然现象，如“乾卦”抽象于天，表达具有天的特性的事物，则天为乾卦的 本体语义，而如果将乾卦放在“家庭空间”中，则表征“父” ，而如果放在“身体空间”中， 则表征“首” ，因此，符号可以被绑定不同的语义。由此符号化，则二十四节气的演变、生 命规律的演变等都可以用 0 和１，即阴和阳的变化来反映了。 2. 计算的实现：电子电路级的实现，即基于 0 和 1 的电子实现； 现实世界的各种信息可表示成０和１， 可基于０和１进行算术运算和逻辑运算， 在实现 过程中，能够表示０和１的元器件有很多，典型的如继电器开关：开(表示１)、关(表示０)， 电路中的电信号：低电平(表示０)、高电平(表示１)，二极管、三极管等不仅实现表示，还 实现控制。 利用基本元器件，如二极管、三极管可封装集成后制造“与”门、 “或”门、 “非”门等 门电路，并能确认这些基本门电路的正确性。 再将“与”门、 “或”门、 “非”门等门电路进行组合，形成更为复杂的组合电路。布尔 代数与数字逻辑是判断组合电路正确性的工具。 微处理器、内存储器等就是不断组合已有的门电路、组合电路，并将其集成在一块芯片 上所形成的。 3. 计算的实现：程序级的实现，即图灵机 图灵认为：所谓计算就是计算者(人或机器)对一条两端可无限延长的纸带上的一串 0 或 1，执行指令一步一步地改变纸带上的 0 或 1，经过有限步骤最后得到一个满足预先规定的 符号串的变换过程。基本思想： “基本动作”就是机器将输入转变为输出， “指令”是对基本 动作的控制， “程序”是有先后次序关系的指令串即控制规则， “自动执行”是依控制规则自 动将输入处理为输出， “输入/输出”及“程序”均用符号表达及最终由 0 和 1 表达。 上述思想可用形式化模型表达。图灵机是一个七元组 P = (Q, , , , q0, B, F )，其中 Q 是有穷状态集，是有穷输入字符集， 是有穷输入带字符集，＝<q,X,Y,R/L/N,p>是状 态转移函数，表示：在当前状态 q 下，将字符 X 转换为字符 Y,同时，控制纸带向左、向右 移动或不动，然后将状态改为 p。q0 是初始状态，B 是空格符，F 是有穷终结状态集。 图灵机模型被认为是计算机的基本理论模型， 即计算机是使用相应的程序来完成任何设 定好的任务，是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路，一个问题的求解可以通过构 造其图灵机(即程序)来解决。图灵认为：凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解 决; 凡是图灵机解决不了的问题任何算法也解决不了，此即图灵可计算性问题。 4. 冯.诺依曼计算机和存储程序思想 冯.诺依曼计算机的五大基本部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 其中运算器负责执行逻辑运算和算术运算，控制器负责读取指令、分析指令并执行指令，以 调度运算器进行计算， 存储器负责存储数据和指令， 输入设备负责将程序和指令输入到计算 机中，输出设备是将计算机处理结果显示或打印出来。 冯.诺依曼计算机的基本思想是存储程序的思想，即程序在执行之前事先存储在存储器 中，这样机器就可连续地从存储器中读取指令执行指令，实现连续自动的计算。 2-4
任课教师：战德臣，聂兰顺
2.2 基本思想与基本过程
1. 语义符号化思想 语义符号化是指将现实世界的语义用符号表达，进而进行基于符号的计算的一种思维， 将符号赋予不同语义，则能计算不同的问题。 例如， 《易经》将现实世界分为阴和阳，阴即０，阳即１，进一步用阴阳的组合与变化， 即０,1 的组合与变化来反映大千世界的变化规律，例如八卦，用三位０,1 码的组合，每一种 组合抽象于一种自然现象，如“乾卦”抽象于天，表达具有天的特性的事物，则天为乾卦的 本体语义，而如果将乾卦放在“家庭空间”中，则表征“父” ，而如果放在“身体空间”中， 则表征“首” ，因此，符号可以被绑定不同的语义。由此符号化，则二十四节气的演变、生 命规律的演变等都可以用 0 和１，即阴和阳的变化来反映了。 2. 计算的实现：电子电路级的实现，即基于 0 和 1 的电子实现； 现实世界的各种信息可表示成０和１， 可基于０和１进行算术运算和逻辑运算， 在实现 过程中，能够表示０和１的元器件有很多，典型的如继电器开关：开(表示１)、关(表示０)， 电路中的电信号：低电平(表示０)、高电平(表示１)，二极管、三极管等不仅实现表示，还 实现控制。 利用基本元器件，如二极管、三极管可封装集成后制造“与”门、 “或”门、 “非”门等 门电路，并能确认这些基本门电路的正确性。 再将“与”门、 “或”门、 “非”门等门电路进行组合，形成更为复杂的组合电路。布尔 代数与数字逻辑是判断组合电路正确性的工具。 微处理器、内存储器等就是不断组合已有的门电路、组合电路，并将其集成在一块芯片 上所形成的。 3. 计算的实现：程序级的实现，即图灵机 图灵认为：所谓计算就是计算者(人或机器)对一条两端可无限延长的纸带上的一串 0 或 1，执行指令一步一步地改变纸带上的 0 或 1，经过有限步骤最后得到一个满足预先规定的 符号串的变换过程。基本思想： “基本动作”就是机器将输入转变为输出， “指令”是对基本 动作的控制， “程序”是有先后次序关系的指令串即控制规则， “自动执行”是依控制规则自 动将输入处理为输出， “输入/输出”及“程序”均用符号表达及最终由 0 和 1 表达。 上述思想可用形式化模型表达。图灵机是一个七元组 P = (Q, , , , q0, B, F )，其中 Q 是有穷状态集，是有穷输入字符集， 是有穷输入带字符集，＝<q,X,Y,R/L/N,p>是状 态转移函数，表示：在当前状态 q 下，将字符 X 转换为字符 Y,同时，控制纸带向左、向右 移动或不动，然后将状态改为 p。q0 是初始状态，B 是空格符，F 是有穷终结状态集。 图灵机模型被认为是计算机的基本理论模型， 即计算机是使用相应的程序来完成任何设 定好的任务，是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路，一个问题的求解可以通过构 造其图灵机(即程序)来解决。图灵认为：凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解 决; 凡是图灵机解决不了的问题任何算法也解决不了，此即图灵可计算性问题。 4. 冯.诺依曼计算机和存储程序思想 冯.诺依曼计算机的五大基本部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 其中运算器负责执行逻辑运算和算术运算，控制器负责读取指令、分析指令并执行指令，以 调度运算器进行计算， 存储器负责存储数据和指令， 输入设备负责将程序和指令输入到计算 机中，输出设备是将计算机处理结果显示或打印出来。 冯.诺依曼计算机的基本思想是存储程序的思想，即程序在执行之前事先存储在存储器 中，这样机器就可连续地从存储器中读取指令执行指令，实现连续自动的计算。 2-4
Chapter2 数据交互(一)理论
演示示例6：获取session的ID
21/40
使用session实现访问控制4-1
在新闻发布系统中，增加访问控制功能
提供用户登录功能 管理员有权对新闻实现增、删、改的操作
2
登录处理页面
1、获得登录信息
1
session中无法 提取到用户信息
2、查询数据库，判断该用户是否注册
3、如果该用户已注册，在session中保 存该用户的登录信息
void setCharacterEncoding(String charset) 指定每个请求的编码
RequestDispatcher getRequestDispatcher(String path)
返回一个RequestDispatcher对象，该 对象的forward( )方法用于转发请求
10/40
JSP内置对象
out
…
request
常用的JSP 内置对象
application
response
session
7/40
JSP内置对象request 6-1
问题
如何实现学员的注册功能？
注册信息包括：用户名、密码、信息来源 页面提交后，显示学员输入的数据
8/40
JSP内置对象request 6-2
request对象主要用于处理客户端请求
说明
以key/value的形式保存对象值 通过key获取对象值 设置session对象失效 获取sessionid 设定session的非活动时间
int getMaxInactiveInterval() void removeAttribute(String key)
获取session的有效非活动时间(以 秒为单位)
21/40
使用session实现访问控制4-1
在新闻发布系统中，增加访问控制功能
提供用户登录功能 管理员有权对新闻实现增、删、改的操作
2
登录处理页面
1、获得登录信息
1
session中无法 提取到用户信息
2、查询数据库，判断该用户是否注册
3、如果该用户已注册，在session中保 存该用户的登录信息
void setCharacterEncoding(String charset) 指定每个请求的编码
RequestDispatcher getRequestDispatcher(String path)
返回一个RequestDispatcher对象，该 对象的forward( )方法用于转发请求
10/40
JSP内置对象
out
…
request
常用的JSP 内置对象
application
response
session
7/40
JSP内置对象request 6-1
问题
如何实现学员的注册功能？
注册信息包括：用户名、密码、信息来源 页面提交后，显示学员输入的数据
8/40
JSP内置对象request 6-2
request对象主要用于处理客户端请求
说明
以key/value的形式保存对象值 通过key获取对象值 设置session对象失效 获取sessionid 设定session的非活动时间
int getMaxInactiveInterval() void removeAttribute(String key)
获取session的有效非活动时间(以 秒为单位)
计算机语言ppt课件
整型、浮点型、字符型、布尔型 等。
数据类型
指定变量可以存储的数据种类。
运算符和表达式
运算符
01
用于执行各种运算的符号。
算术运算符
02
加、减、乘、除等。
比较运算符
03
等于、不等于、大于、小于等。
运算符和表达式
逻辑运算符
与、或、非等。
算术表达式
进行数值计算的表达式。
表达式
由运算符和操作数组成的式子，用于计算值 。
控制语句
do-while循环
至少执行一次代码块，然后在条件为 真时重复执行。
跳转语句
改变程序执行流程。
break语句
跳出当前循环或switch语句。
continue语句
跳过本次循环剩余部分，进入下一次 循环。
03 高级语言特性
函数和方法
函数定义和调用
解释如何在高级语言中定义函数 ，包括函数名、参数列表和返回 值类型，并展示如何调用函数。
混合开发
结合原生开发和Web技术，提高开发效率和用户体验。
桌面应用开发
Windows应用开发
使用C#、.NET等语言和技术栈进行Windows 桌面应用的开发。
macOS应用开发
使用Swift或Objective-C进行macOS桌面应用 的开发。
跨平台桌面应用开发
使用Java如何将数据和操作封装在类中，并通过访问 控制符来控制成员的可见性和访问权限。
3
继承和多态
探讨面向对象编程中的继承和多态机制，包括子 类、父类、方法重写和接口等概念，并展示如何 实现它们。
异常处理
异常类型和捕获方式
介绍常见的异常类型，如空指针异常、数组 越界异常等，并展示如何使用try-catch语 句块来捕获和处理异常。
数据类型
指定变量可以存储的数据种类。
运算符和表达式
运算符
01
用于执行各种运算的符号。
算术运算符
02
加、减、乘、除等。
比较运算符
03
等于、不等于、大于、小于等。
运算符和表达式
逻辑运算符
与、或、非等。
算术表达式
进行数值计算的表达式。
表达式
由运算符和操作数组成的式子，用于计算值 。
控制语句
do-while循环
至少执行一次代码块，然后在条件为 真时重复执行。
跳转语句
改变程序执行流程。
break语句
跳出当前循环或switch语句。
continue语句
跳过本次循环剩余部分，进入下一次 循环。
03 高级语言特性
函数和方法
函数定义和调用
解释如何在高级语言中定义函数 ，包括函数名、参数列表和返回 值类型，并展示如何调用函数。
混合开发
结合原生开发和Web技术，提高开发效率和用户体验。
桌面应用开发
Windows应用开发
使用C#、.NET等语言和技术栈进行Windows 桌面应用的开发。
macOS应用开发
使用Swift或Objective-C进行macOS桌面应用 的开发。
跨平台桌面应用开发
使用Java如何将数据和操作封装在类中，并通过访问 控制符来控制成员的可见性和访问权限。
3
继承和多态
探讨面向对象编程中的继承和多态机制，包括子 类、父类、方法重写和接口等概念，并展示如何 实现它们。
异常处理
异常类型和捕获方式
介绍常见的异常类型，如空指针异常、数组 越界异常等，并展示如何使用try-catch语 句块来捕获和处理异常。
第2章 JSP语法
<jsp :param name= »param2 »value= »value2 »/> </jsp:forward>
<jsp :param name= »param1 »value= »value1 »/>
小结
本章主要介绍了JSP页面的组成、指令、动作等技术，重点介绍 了JSP的page指令、include指令的使用，<jsp:include>、 <jsp:forward>等动作指令的使用。 通过本章的学习，读者可以建立一个简单功能的JSP网站。
1．page指令 page指令就是通过设置内部的多个属性来定义JSP文件中的全局 特性。需要注意的是，page指令只能对当前自身页面进行设置， 即每个页面都有自身的page指令。如果没有对属性进行设置， JSP将使用默认指令属性值。
2．include指令 在JSP开发中，可以将一些重用的代码写入一个单独的文件中， 然后通过include指令引用该文件，从而缓解代码的冗余问题， 修改也比较方便。Include指令语法格式为： <%@ include file=”被包含的文件路径”%>
扩展——代码编写规范
1．JSP文件命名 JSP文件名称要以小写字母命名，名称要体现出该页面的意义， 最好能够与模块名称联系在一起。 例如： login.jsp --登录页面 register.jsp --注册页面 message.jsp --消息页面
新知识点——JSP页面组成、声明、代码段、表达式、注释 JSP页面由两部分组成，一部分为静态部分，即HTML标记，用 来完成数据页面显示；另一部分为动态部分，用来完成数据处理， 包括脚本元素、指令元素和动作元素。 脚本元素用来嵌入Java代码，这些Java代码将成为转换得到的 Servlet的一部分；JSP指令元素用来从整体上控制Servlet的结 构；动作元素用来引入现有的组件或者控制JSP引擎的行为。
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$s0～$s7 16～23 $t8～$t9 24～25
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS的通用寄存器
寄存器名 寄存器号 $k0～$k1 $gp $sp $fp 26～27 28 29 30 用途 操作系统专用 全局指针变量(Global Pointer) 堆栈指针变量(Stack Pointer) 帧指针变量(Frame Pointer)
For example: and $s2,$s0,$s1
$s0 11011111010110100100100011110101
$s1 11110000111100001111000011110000
$s2
11010000010100000100000011110000
电子科技大学计算机科学与工程学院
操作数包含在指令中，取指令时已取回 操作数。
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS的寻址模式/方式 寄存器寻址（Register addressing）
操作数在寄存器中。
op rs rt rd 寄存器 func
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS的寻址模式/方式 基址寻址（Base addressing）
较高的有效字节存放在较 高的存储器地址，较低的 有效字节存放在较低的存 储器地址。
字数据：
04030201H 08070605H
地址
Memory
Intel采用小端对齐
电子科技大学计算机科学与工程学院
取数/存数令进行编译 C语言：
h $s2 数组
A[12] = h + A[8]
Memory $s3 n
硬件设计的基本原则 设计原则1：简单源于规整。 指令越规整，硬件设计越简单。 设计原则2：越少越快。
器件越多可能会使时钟周期变长
电子科技大学计算机科学与工程学院
硬件设计的基本原则 设计原则3：加速执行常用的操作。 这样效果最明显，付出的代价小，获得的 收益大。
设计原则4：优秀的设计需要适宜的折中方案。
rs：第1个源操作数，是寄存器操作数； rt：目的寄存器； Immediate：第2个源操作数，立即数；
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS指令格式 J型指令
31 op 26 25 address 0
6位
26位
op：确定指令的功能； address：转移地址；
电子科技大学计算机科学与工程学院
rs：第1个源操作数； rt：第2个源操作数； rd：目的寄存器；
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS指令格式 I型指令
31 26 25 21 20 16 15 op rs rt 6位 5位 5位 0 immediate 16位
有1个源操作数是立即数； op：确定指令的功能；
电子科技大学计算机科学与工程学院
假设：
$s0 = $s1 = $s2 = $s3 = $s4 = f g h i j
2.3 计算机硬件的操作数
在MIPS体系结构中：
指令的操作数只能来自寄存器。
寄存器大小为32位。
典型的寄存器数量是32个。 设计原则2：越少越快 大量的寄存器可能会使时钟周期变长。
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS汇编指令 lw rt , offset(rs) # rt ← mem[rs+offset]) sw rt , offset(rs) # mem[rs+offset]) ←rt beq rs , rt , label # if(rs==rt) PC←label bne rs , rt , label # if(rs!=rt) PC←label j target # PC←target jal target # r31←PC+8，PC ← target jr rs # PC←rs
字数据：
01020304H 05060708H
地址
Memory
MIPS采用大端对齐
电子科技大学计算机科学与工程学院
存储器存取
• 小端对齐（Little endian）
… 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
… 0bH 0aH 09H 08h 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H
16位
op
rs
rt
address Memory XXX
电子科技大学计算机科学与工程学院
+
Register
MIPS的寻址模式/方式 PC相对寻址（Base addressing）
16位
op
rs
rt
<< 2
address Memory 字
+
PC
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS的寻址模式/方式 伪直接寻址（Base addressing）
电子科技大学计算机科学与工程学院
地址
存储器存取
• 大端对齐（Big endian）
… 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
… 0bH 0aH 09H 08h 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H
较高的有效字节存放在较 低的存储器地址，较低的 有效字节存放在较高的存 储器地址。
电子科技大学计算机科学பைடு நூலகம்工程学院
符号数无符号数
x x 1
x x 1 0
x 1 x
求反就是将这个数按位求反再加1.
电子科技大学计算机科学与工程学院
符号数无符号数 (5)10的补码，字长8位 (0000 0101)2 (-5)10的补码，字长8位 (5)10 = (0000 0101)2 按位求反 (1111 1010)2
26位
op
4位
28位
address
<< 2
Memory 字 PC
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS汇编指令 – R型指令
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS汇编指令 – I型指令
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS汇编指令 – J型指令
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MIPS汇编指令 Add/sub/and/or/xor rd , rs , rt # rd ← rs op rt
电子科技大学计算机科学与工程学院
符号数无符号数 补码表示的n位符号数
1
符号
n-1
幅值
0 – 正数 1 – 负数
例如：二进制补码 表示的数
(0000 0101) 2=(5)10
电子科技大学计算机科学与工程学院
符号数无符号数 例如：二进制补码表示的数
(1000 0101) 2
(1111 1111) 2
+1
(1111 1011)2
(-5)10 = (1111 1011)2
电子科技大学计算机科学与工程学院
符号扩展 将8位补码表示的符号数扩展为32 (5)10 = (0000 0101)2 (0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101)2 (-5)10 = (1111 1011)2 (1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011)2
当2种方案各有优缺点而又无法兼顾时， 应进行必要的折中。
电子科技大学计算机科学与工程学院
MIPS指令格式 R型指令
31 26 25 21 20 16 15 11 10 6 5 0 op rs rt rd 00000 func 6位 5位 5位 5位 5位 6位
参与操作的3个操作数均是寄存器操作数； R型指令的op全为0，具体功能由func确定；
地址
MIPS指令：
lw $t0 , 32($s3) # get A[8]
A
add $t0 , $s2 , $t0 # $t0 ← h + A[8] 0 sw $t0 , 48($s3) # A[12] ← h + A[8]
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符号数无符号数 n位无符号数
表示的范围： 例如： (0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101) 2
xxxxx 10000
000000 10001 10010 01000
计算机只能执行机器指令
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计算机中指令的表示 二进制和十六进制的转换 每4位二进制对应1位十六进制 0010 0011 0110 1110 1010
2
3
6
e
a
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计算机组成与设计
硬件/软件接口
第 2章
指令：计算机的语言
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2.1 引言 指令集（Instruction Set）
一台计算机所能执行全部指令的集合。
精简指令集计算机RISC
RISC – Reduced Instruction Set Computer
指令长度固定 单周期执行 指令流水线处理 硬件接线式控制
MIPS汇编指令
sll/srl/sra/ rd , rt , sa # rd ← rt shift sa Lui rt , imm # rt ← imm<<16 addi rt , rs , imm # rt ← rs + imm(符号扩展) andi/ori/xori rt , rs , imm # rt ← rs op imm(零扩展)
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1.1 引言 复杂指令集计算机CISC CISC – Complex Instruction Set Computer 指令复杂，长度可变 多种内存寻址方式 微程序结构