第二节 操作数类型和操作类型
《计算机组成原理》唐朔飞第二版_笔记
《计算机组成原理》唐朔飞第⼆版_笔记第1章概论1，计算机系统的软硬件概念1）硬件：计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电⼦元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等。
2）软件：由⼈们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成，分为系统软件和应⽤软件。
①系统软件⼜称为系统程序，主要⽤来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理的调度，⾼效运⾏。
它包括：标准程序库、语⾔处理程序（编译程序）、操作系统、、服务程序（如诊断、调试、连接程序）、数据库管理系统、⽹络软件等。
②应⽤软件⼜称应⽤程序，它是⽤户根据任务需要所编制的各种程序，如科学计算程序、数据处理程序、过程控制程序、实物管理程序。
2、计算机系统的层次结构：1）硬联逻辑级：第零级是硬联逻辑级，这是计算机的内核，由门，触发器等逻辑电路组成。
2）微程序级：第⼀级是微程序级。
这级的机器语⾔是微指令集，程序员⽤微指令编写的微程序，⼀般是直接由硬件执⾏的。
3）传统机器级：第⼆级是传统机器级，这级的机器语⾔是该机的指令集，程序员⽤机器指令编写的程序可以由微程序进⾏解释。
操作4）系统级：第三级是操作系统级，从操作系统的基本功能来看，⼀⽅⾯它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另⼀⽅⾯它⼜是传统机器的延伸。
5）汇编语⾔级：第四级是汇编语⾔级，这级的机器语⾔是汇编语⾔，完成汇编语⾔翻译的程序叫做汇编程序。
6）⾼级语⾔级：第五级是⾼级语⾔级，这级的机器语⾔就是各种⾼级语⾔，通常⽤编译程序来完成⾼级语⾔翻译的⼯作。
7）应⽤语⾔级：第六级是应⽤语⾔级，这⼀级是为了使计算机满⾜某种⽤途⽽专门设计的，因此这⼀级语⾔就是各种⾯向问题的应⽤语⾔。
把计算机系统按功能分为多级层次结构，就是有利于正确理解计算机系统的⼯作过程，明确软件，硬件在计算机系统中的地位和作⽤。
3、计算机组成和计算机体系结构1）计算机体系结构：是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性。
第4章_计算机指令构成和寻址方式
Pentium指令系统所支持的数据类型：
1. 整数：补码表示的二进制数，字节(8位)、字(16位)和双字(32 位)3种。
2. 序数：无符号二进制数，字节(8位)、字(16位)和双字(32位)3 种。
3. UBCD数：未压缩的(unpacked)BCD数，数字值0到9，每个数字 占一个字节。 4. BCD数：压缩的BCD数，一个字节可以表示2位数字，从00到99。 5. 指针：32位有效地址，指出段内的地址偏移量。
二地址指令
一地址指令 零地址指令
add r1,r2
add r1 add
r1←r1+r2
A←A+r1 T←T+(T-1)
寻址方式：
寻址方式指的是如何描述一个操作数或下一条指令的地址， 即确定操作数或下一条指令地址的方法。常用的寻址方式有 立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址、间接寻址、相对寻址 等。
指令长度： 指令长度有固定长度和可变长度两种。RISC处理机一般采用 固定长度的指令格式，例如SUN SPARC的指令长度均为32位， 与数据字长相同。定长指令格式的好处在于指令译码和流水 线执行比较容易。Pentium处理机的指令长度是可变的，常用 指令用较少的二进制位表示，不常用的指令使用较多的位表 示，它的好处是可以缩短指令的平均长度。 指令系统设计中的问题： 指令种类和寻址方式越多越好，还是越少越好？指令种类越 多、寻址方式越复杂，说明处理机的功能越强。但同时，实 现一条复杂指令需要较多的逻辑门电路，执行一条复杂指令 所化费的时间也比较长，而且处理机的设计复杂度提高、设 计周期增长，并且复杂指令的使用频率较低。指令种类少、 寻址方式简单的好处是可以提高时钟频率，缩短指令周期， 从而很快完成一条指令的执行。但并不是越简单越好，指令 太简单，完成一次比较复杂的操作往往需要一长串的简单指 令序列，也会使执行时间变长，同时也使程序变长。
高等教育自学考试Java语言程序设计(一)第二章数据和表达式课件
第二章数据和表达式目录第一节基本语法元素第二节基本数据类型第三节表达式01 基本语法元素1.空白在java程序中，换行符及回车符都可以表示一行的结束，它们可被看作是空白，另外空格键，水平定位键（Tab）亦是空白，编译器会忽略多余的空白。
2.注释（1）单行注释：//一行内的注释（2）多行注释：/*一行或多行注释*/（3）文档注释:/**文档注释*/3.语句、分号和块语句是Java程序的最小执行单位，程序的各语句间以分号“；”分隔。
一个语句可以写在连续的若干行内。
大括号“{”和“}”包含的一系列语句称为块语句，简称块。
语句块可以嵌套，即语句块中可以含有子语句块；关键字Java语言定义了许多关键字，关键字也称为保留字，他们都有各自的特殊意义和用途。
*标红的为预留关键字，尚未使用标识符1.标识符是由字母、数字、下划线（_）或美元符（$）组成的字符串，其中数字不能作为标识符的开头。
2.标识符区分大小写，长度没有限制。
3.标识符中不能含有其他符号，例如+、=、*、及%等，当然也不允许插入空白。
4.标识符可用作变量名、方法名、接口名和类名。
5.Java源代码采用的是Unicode码，用16位无符号二进制数表示一个字符，Unicode字符集中的字符数可达65535个，汉字也是字符，所以也可以出现在标识符中，例如“这是一个标识符”也是一个正确的标识符。
Java编程风格编写程序时应该注重自己的编程风格，增加必要的注释和空格，采用缩进格式。
定义的各种标识符也要遵从惯例注意大小写。
程序中尽量不使用没有含义的标识符。
最好能望名知义，例如，变量用于计数，可将它命名为counter；用变量保存税率，可将它命名为taxRate。
·类名或接口名：多为名词，含有大小写，每个单词的首字母大写如HelloWorld、Customer、SortClass 等。
·方法名：多是动词，含有大小写，首字母小写，其余各单词的首字母大写。
operation计算机术语
operation计算机术语操作（operation）是计算机术语中的一个关键概念。
它指的是计算机执行的特定任务或指令。
操作可以包括各种各样的活动，例如数据输入、处理、输出和存储。
在计算机中，所有的操作都是由计算机指令进行控制和执行的。
操作可以分为多个类型，包括算术操作、逻辑操作、控制操作和输入/输出操作等。
下面将详细介绍这些类型的操作：1.算术操作：算术操作是执行数学运算的操作，例如加法、减法、乘法和除法。
计算机中的算术运算器可以执行各种算术操作，使得计算机能够进行数值计算。
2.逻辑操作：逻辑操作是执行逻辑运算的操作。
逻辑运算包括与、或、非等操作，用于处理布尔值。
逻辑操作在计算机中经常用于判断和决策。
3.控制操作：控制操作是控制计算机执行流程的操作。
它包括条件控制和循环控制。
条件控制用于根据特定条件选择执行不同的操作，而循环控制用于多次重复执行相同的操作。
4.输入/输出操作：输入/输出操作用于计算机与外部设备之间的数据交换。
计算机通过输入操作接收外部设备的数据，通过输出操作将数据发送给外部设备。
常见的输入/输出操作包括从键盘输入数据和向显示器输出图像等。
操作可以使用不同的方式来指定和执行。
最常用的方式是使用计算机指令。
计算机指令是一组规定计算机执行操作的命令，它们可以以不同的形式表示，例如机器代码、汇编语言和高级语言等。
机器代码是计算机可以直接执行的二进制代码。
它由0和1表示，每个指令和操作数都有特定的编码。
汇编语言是一种更加人类可读的低级语言，它使用符号和助记符来表示机器指令。
汇编语言程序可以通过汇编器转换成机器代码。
高级语言是一种更抽象和易于理解的编程语言，例如C、Java和Python等。
高级语言使用更自然的语法和更高级的概念来描述操作，而不需要直接处理底层的二进制代码。
高级语言程序可以通过编译器或解释器转换成机器代码。
操作还可以根据指令的执行频率分为单周期操作和多周期操作。
单周期操作每个指令只需要一个时钟周期来执行，执行期间所有的操作都在同一个时钟周期内完成。
《计算机组成原理》课程标准
《计算机组成原理》课程教学标准课程名称：计算机组成原理_________所属院部：工学院____________制定教师： _____________主讲教师： ______________制定时间：年___________课程整体教学标准一、课程基本信息二、课程定位本课程是计算机科学与技术专业的一门学科基础必修课，是计算机硬件系列课程的重要先修基础。
通过学习本课程，掌握计算机系统各部件的组成以及内部运行原理，为学习其它计算机专业课程打下一个良好的基础。
三、课程目标（一）总体目标本课程的理论教学主要从计算机系统概论、总线系统、存储系统、输入输出系统、运算方法、指令系统、中央处理器、控制系统等几个方面讲解计算机的基本组成、基本原理和基本的设计方法，培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力，使学生建立比较清晰的整机概念。
（二）能力目标通过本课程的学习，使学生能够根据模型机的原理进行分析各部件的组成，掌握工作原理；培养学生硬件开发能力，使用和维护计算机相关硬件。
（三）知识目标本课程要求学生掌握数字化信息编码及运算方法，运算器的逻辑构成；熟悉半导体存储器、磁表面存储器基本原理，掌握存储体系构成；掌握寻址和指令系统；熟悉中央处理器组成、时序控制方法；熟悉系统总线和I/O系统。
（四）素质目标1、通过对计算机各部件的组成以及内部运行原理的学习，提高学生的逻辑思维能力。
2、通过对硬件系统原理的学习，提高学生实际动手能力。
四、课程的知识理论五、能力训练项目六、项目情境设计七、首次课及结课设计首次课设计：1、介绍本门课在专业课程中的地位和作用。
2、以微机启动过程为例，简要介绍微机各组成部分。
3、介绍本课程的主要内容以及学习方法。
结课设计：1、梳理本课程的主要知识点。
2、总结教学过程中存在的不足。
八、考核方案本门课程的考核方式可以采取形成性考核和终结性考核相结合，理论考核和实践考核相结合的方式。
形成性考核考核学生在平时学习过程中的态度，项目完成的程度等，成绩占总成绩的40%。
第三章操作数的寻址方式
第一节 汇编指令格式
2、单操作数指令
指令助记符 操作数
只有把数据先送入隐含的寄存器中、才能执行此操
作的指令。
例：mul cx
;(ax) ×(cx)→(dx，ax)
3、无操作数指令 指令助记符
例：clc ;0→cf stc ;1→cf
第二节 操作数的寻址方式
一、概述 二、立即数寻址（imm） 三、寄存器寻址（reg） 四、存储器寻址（mem）
如mov ax,varw
mov ax,[varw]
与立即数寻址的区别
在指令中，直接寻址给出操作数的EA，立 即数寻址给出操作数。
用数字书写时，格式不一样。
mov ax,1234h
mov ax,[1234]
2、寄存器间接寻址
操作数在存储器中，操作数的有效地址用si、di、 bx和bp等四个寄存器之一来指定，称这种寻址方式 为寄存器间接寻址方式。
2、寄存器间接寻址
例：假设有指令：mov ax, [bx]，在执行时， (ds)=3000h，(bx)=2000h，存储单元32000h的内容是 1234h。问执行指令后，ax的值是什么？
PA=(ds)*16+(bx)=3000h*16+2000h=32000h （bx）=1234h
图示
3、寄存器相对寻址
立即数寻址（imm）
操作数出现在指令中,是指令的一个组成部分。这 样的操作数叫做立即数.以这种指定操作数的方式 就叫做立即数寻址。 执行过程
例：
mov ah, 80h add ax, 1234h mov b1, 12h mov w1, 3456h add d1, 32123456h
其中：b1、w1和d1分别是字节、字和双字内存变量。
计算机系统结构--《张晨曦、王志英》课后习题参考答案
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构: 按照计算机语言从低级到高级的次序, 把计算机系统按功能划分成多级层次结构, 每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为: 微程序机器级, 传统机器语言机器级, 汇编语言机器级, 高级语言机器级, 应用语言机器级等。
虚拟机: 用软件实现的机器。
翻译: 先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序, 然后再在这低一级机器上运行, 实现程序的功能。
解释: 对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令, 都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后, 再去高一级机器取下一条语句或指令, 再进行解释执行, 如此反复, 直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构: 传统机器程序员所看到的计算机属性, 即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中, 把这种本来存在的事物或属性, 但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成: 计算机系统结构的逻辑实现, 包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现: 计算机组成的物理实现, 包括处理机、主存等部件的物理结构, 器件的集成度和速度, 模块、插件、底板的划分与连接, 信号传输, 电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比: 对系统中某部分进行改进时, 改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律: 当对一个系统中的某个部件进行改进后, 所能获得的整个系统性能的提高, 受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理: 程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的, 而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI: 每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件: 由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序, 用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机: 冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中, 机器一旦启动, 就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序, 自动完成由程序所描述的处理工作。
PLC21-功能指令(第九章)
2．减法运算指令 对有符号数进行相减操作，包括整数减法、双整数减法、 实数减法。 梯形图表示：
语句表示：整数减法指令“-I IN1，OUT”；双整数减法指 令“ - D IN1，OUT”；实数减法指令“ - R IN1，OUT”。
当信号EN=1时，被减数IN1与减数IN2相减，其结果传送到 OUT中。
四、比较指令 数值比较指令用于比较两个数值； 字符串比较指令用于比较两个字符串的ASCll码字符。
操作数按指定条件进行比较。
条件成立时，触点闭合，所以实际上是一种位指令。 仅说明数值比较指令 . 类型有：字节比较、整数比较、双字整数比较和实数比较。 字节比较是无符号的，其它类型为有符号的。 比较指令的关系符有：等于=、大于＞、小于＜、不等＜＞、 大于等于＞=、小于等于<= 等6种。 对比较指令可进行LD、 A和O编程。以关系符“=”为例说明。
4. 正弦、余弦、正切指令
梯形图表示：
语句表示：正弦指令“SIN IN，OUT”；余弦指令“COS IN，OUT”；正切指令“TAN IN，OUT”。
当允许信号EN=1时，将一个双字长（32位）的实数弧度 值IN分别取正弦、余弦、正切，各得到32位的实数结果传送 到OUT中。 如果已知输入值为角度，要先将角度值转化为弧度值， 使用“（*R）MUL_R”指令，用角度值乘以π ／180。
当信号EN=l时，被乘数IN1与乘数IN2相乘，结果送到OUT 中。在语句表示中，要先将被乘数送到OUT中，然后和IN1中 的数据进行相乘，溢出以及输入非法参数或运算中产生非法值， 都会使特殊标志SM1．1置位。
4．除法运算指令 对有符号数进行相除操作，包括：整数除法、双整数除法、 完全整数除法和实数除法。
3．块传送指令 字节块（BMB）的传送、字块（BMW）的传送和双字块的 传送（BMD）指令传倒数量的数据到一个新的存储区，数据的 起始地址为IN，数据的长度为N个字节、字或双字。 新块的起站地址为OUT。N的范围从l至255。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6.程序流控制 前面所述的指令都不明显地给出下一条指令的地址。而总是约定随后的指令为下
一条。 程序流控制指令通过在指令中明显给出下条指令的地址或约定跳过下条指令来改
变指令执行顺序。 五类控制指令： 无条件转移/分支／跳步／调用与返回/陷阱 CPU 必须完成的动作： 对某些标志（条件码）进行判断，根据条件转移 根据寻址方式计算目标指令地址并送 PC 对于程序调用指令，还要保存返回地址到栈顶 程序流控制(观看动画演示) 无条件转移 如，“JMPx”表示无条件转移到 x 处执行 分支 根据相关标志的值决定是顺序执行，还是转移 如，“JEx”表示若相等(ZF=0)，则转移到 x 处执行 跳步 根据相关标志的值决定是顺序执行，还是跳过下条指令
Pentium 处理器浮点数格式
操作数类型和操作类型 操作数存储方式----字节排序 当一个数据元素的位数超过一个字节和一个字的宽度时，这个数据就要存储在相 邻的位置上。根据是向高(大)端放还是向低 (小)端放，可有两种存储方式。
大端方式(BigEndian) 将最低字节存储在最大(高)地址位置上 例 如 ： 若 数 据 元 素 “ 12345678 ” 的 地 址 为 10 ， 则 ： 各 数 据 存 放 位 置 为 ：
小端方式(LittleEndian) 将最低字节存储在最小(低)地址位数存储方式----数据对齐 目前计算机所用数据字长一般为 32 位或 64 位，而存储器地址按字节编址。计算 机指令系统可支持对字节、半字、字及双字的运 算。也有位处理指令。各种不同长度的数据存放时，有两种处理方式。
按边界对齐（假定字的宽度为 32 位，按字节编址） 双字地址：8 的倍数(低三位为 0) 字地址：4 的倍数(低两位为 0) 半字地址：2 的倍数(低位为 0) 字节地址：任意
不按边界对齐 这种情况可能会增加访存次数。 对齐方式示例 示例假设数据顺序：字-半字-双字-字节-半字-……
按边界对齐
边界不对齐 操作类型
逻辑数据 操作数个数和来源：
单/双源操作数：内(虚)存/寄存器/栈顶 CPU 必须完成的动作：
在寄存器和 ALU 之间传送 在 ALU 中进行相应的运算 如：与/或/非/异或/逻辑移位/循环移位等 从主(虚)存取数或将结果送主(虚)存保存 4.字符串处理 指令加工的数据：
字符串(一个连续字节序列)--内(虚)存/寄存器/栈顶 首地址+字节个数 操作类型： 传送/传送转换/比较/扫描/跨越/定位/匹配子串等 CPU 必须完成的动作： 在寄存器和 ALU 之间传送 在 ALU 中进行相应的运算（比较） 从主(虚)存取数或将结果送主(虚)存保存 根据比较结果产生条件码 5.输入输出操作 若计算机的输入输出空间和主存统一编址(存储映射编址)的话，就不需要专门的 输入输出指令。 指令功能： 用于启动外设、测试外设的状态、读写外设的数据 操作数个数和来源： 内(虚)存/寄存器 (首地址+字节个数) CPU 必须完成的动作： 从外设端口取数或将结果送外设端口保存
AF 辅助进位标志（AuxiliaryCarryFlag）：反映指令执行后是否在低 4 位产生进 位或借位。用于 BCD 码加减法运算结果的调整。
PF 奇偶标志（ParityFlag）：反映运算结果低 8 位的奇偶性。 ZF 零标志（ZeroFlag）：反映运算结果是否为 0。 SF 符号标志（SignFalg）：用于带符号数的算术运算，SF 的值就是有符号数的最 高位(符号位)。 OF 溢出标志（OverflowFlag）：用于带符号数的算术运算，当运算结果超出了机 器所能表示的范围，就产生溢出，置 OF=1。 3.逻辑运算(AND/OR/XOR/SHL/SHR 等) 指令加工的数据：
第二节 操作数类型和操作类型
操作数是指令处理的对象，其基本类型有： 地址
被看成无符号整数，用来参加运算以确定主(虚)存地址 数值数据
定点数(整数)：一般用二进制补码表示 浮点数(实数)：大多数机器采用 IEEE754 标准 十进制数：一般用 NBCD 码表示，压缩/非压缩
字符串 用来表示文本、声音和图像等
按操作功能分为以下几种： 数据传送 算术逻辑运算 字符串处理 输入/输出操作 程序流控制 系统控制 1.数据传送(MOV,STOR/LOAD,PUSH/POP,SET/CLR 等) 指令中需给出的信息： 传送源：内(虚)存/寄存器/栈顶 传送目的地：内(虚)存/寄存器/栈顶 传送数据的个数： 每个操作数的寻址方式 CPU 必须完成的动作：
调用与返回 包括过程调用、系统调用和子程序调用 调用(CALL)和返回(RETURN)配合进行 调用指令执行时，必须记住或保存返回地址
陷阱 实际上是发生意外事件时的中断 一般是隐指令，即由 CPU 自动转移到故障处理程序，也有些机器也提供专门的 “陷阱”指令或访管指令，如“INTn”指令用来进行系统调用(n 为中断类型号)。 操作类型 7.系统控制 系统控制指令用于改变计算机的工作状态，如，停机、开中断、改变执行的特 权、进入特殊的处理程序等。它常用于在操作系统中对系统资源的访问进行控制，这 些资源对应用程序员是透明的。这种指令只有在系统管理状态下才能执行。有时称为 管态（访管、特权）指令。
在寄存器之间传送，则仅 CPU 内部操作 在寄存器和主(虚)存或主(虚)存之间传送，则： (1)由寻址方式计算存储器地址 (2)若地址为虚址，则要转换成内存物理地址 (3)在 cache 中查找，若无，则再在主存中查找 2.算术运算(ADD/SUB/MUL/DIV/INC/DEC 等) 指令加工的数据： 带符号的定点数 浮点数 压缩十进制数 操作数个数和来源： 单/双源操作数：内(虚)存/寄存器/栈顶 CPU 必须完成的动作： 在寄存器和 ALU 之间传送 在 ALU 中进行相应的运算(加/减/乘/除/取负/增 1/减 1 等) 从主(虚)存取数或将结果送主(虚)存保存 改变机器状态并产生条件码(零/负/溢出/进位等) 80x86 中的主要条件码（标志位） CF 进位标志（CarryFlag）：反映指令执行后是否在最高位产生进位或借位。
逻辑(布尔)数据 按位操作（0-假／1-真） Pentium 的数据类型 Pentium 处理器数据类型
基本类型： 字节、字(16 位)、双字(32 位)、四字(64 位)
整数：
16 位、32 位、64 位三种 2 补码表示的整数 18 位压缩 BCD 码表示的十进制整数 序数： 字节、字或双字长无符号整数 近指针： 表示段内偏移的 32 位有效地址。用于不分段存储器的所有指针和分段存储器的 段内访问。 位串：最长为 232-1 位 浮点数：IEEE754 Pentium 处理器整数类型