第四章 指令系统
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第4章西门子PLC编程举例3(数字指令)
四、STEP 7基本数据类型
关键字 BOOL BYTE WORD DWORD CHAR S5TIME 长度 (位) 位 1 8 16 32 8 16 该类型的常数举例 True 或 False （1 或0） B#16#A9 W#16#12AF DW#16#ADAC1EF5 'w' S5T#5s_200ms
CMP ? R 实数比较
例
如果下列条件成立，则输出 Q4.0 置位： • 在输入 I0.0 和 I0.1 的信号状态为“1” • 并且 MD0 >= MD4 • 并且，输入 I0.2 的信号状态为“1”
三、 转换指令P118
下述转换指令可供使用： • BCD_I BCD 码转换为整数 • I_BCD 整数转换为BCD 码 • BCD_DI BCD 码转换为双整 数 • I_DINT 整数转换为双整数 • DI_BCD 双整数转换为BCD 码 • DI_REAL 双整数转换为浮点 数 • INV_I 整数的二进制反码 • INV_DI 双整数的二进制反码 • NEG_I 整数的二进制补码 • NEG_DI 双整数的二进制补 码 • NEG_R 浮点数求反 • ROUND 舍入为双整数 • TRUNC 舍去小数取整为双 整数 • CEIL 上取整 • FLOOR 下取整
第四章 S7-300指令系统 ——数字指令
要求： 1、了解S7-300编程软件STEP7的基本数据 类型。 2、了解S7-300系列PLC的各种数字指令 3、能编写简单程序。
一、S7-300系列PLC编成语言-STEP7
PLC的编程语言有3种： 1、梯形图（LAD) 方式 2、语句表（STL) 方式 3、功能块图（FBD) 方式 例1 梯形图方式
例1 无条件跳转
第四章 指令系统[一]
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译码开始
4：16译码器 ： 译码器
4：16译码器 ： 译码器
4：16译码器 ： 译码器
4：16译码器 ： 译码器
…
15条三地址指令 15条三地址指令
…
14条二地址指令 14条二地址指令
…
31条一地址指令 31条一地址指令
…
16条零地址指令 16条零地址指令
图4.1 指令译码逻辑图
•
注意事项: 注意事项: • 短操作码不能与长操作码 的前面代码部分相同； 的前面代码部分相同； • 各指令的操作码一定不能重复,而且各类指令的 各指令的操作码一定不能重复, 格式安排应统一规整. 格式安排应统一规整.
例1(P151.题2):假设某计算机指令长度为20位,具有双操作 1(P151.题2):假设某计算机指令长度为20位 假设某计算机指令长度为20 单操作数、无操作数三类指令形式, 数、单操作数、无操作数三类指令形式,每个操作数地址 规定用6位表示, 规定用6位表示,问： 若操作码字段固定为8 现设计出m条双操作数指令,n 若操作码字段固定为8位,现设计出m条双操作数指令,n 固定为 条无操作数指令,在此情况下, 条无操作数指令,在此情况下,这台计算机最多可以设计出 多少条单操作数指令？ 多少条单操作数指令？ 解 ： 2 8 - m - n条
(1) 三个容易混淆的基本概念
• 指令字长:一条指令中包含二进制代码的位数. 指令字长:一条指令中包含二进制代码的位数. • 存储字长:存储单元中二进制数的位数. 存储字长:存储单元中二进制数的位数. • 机器字长:计算机能直接处理的二进制数据的 机器字长: 位数,通常与主存单元的位数一致. 位数,通常与主存单元的位数一致.
例:设某机器的指令字长为16位,包括基本操作码4位 设某机器的指令字长为16位 包括基本操作码4 16 和三个地址字段,每个地址字段长4 其格式为: 和三个地址字段,每个地址字段长4位,其格式为: 15 12 11 A1 OP 8 7 A2 4 3 A3 0
第4章 TMS320F28x系列DSP的寻址方式及指令系统
第4章 TMS320F28x系列DSP的寻址方式及 指令系统
4.1 TMS320F28x系列DSP的寻址方式 4.1.1 寻址方式选择位AMODE 4.1.2 直接寻址方式 4.1.3 堆栈寻址方式 4.1.4 间接寻址方式 4.1.5 寄存器寻址方式 4.1.6 其他寻址方式 4.1.7 32位操作数的定位 4.2 TMS320F28x系列DSP指令系统概述
在 F2812间接寻址方式中，使用哪个辅助寄存器指针在指令中并不 被明确指出。而在 C2xLP的间接寻址方式中，３位长度的辅助寄存器指 针被用来选择当前使用哪个辅助寄存器以及下次操作将使用哪个辅助寄 存器。
汇编器/编译器对AMODE位的追踪
编译器总是假定AMODE=0，所以它只使用对AMODE=0 有效的寻址模式。而汇编器可以通过设置命令行选项实现默认 AMODE=0或者AMODE=1。 √ – v28 ；假定AMODE=0（C28x寻址方式） – v28 – m20 ；假定AMODE=1（与C2xLP全兼容的寻址方式） √ 在文件中使用内嵌伪指令
器使用的方式。这种方式与C2xLP CPU的寻址方式不完全兼容。数据页指针 偏移量是６位（在C2xLP CPU中是７位），并且不支持所有的间接寻址方式。
▲ AMODE＝１——该方式包括的寻址方式完全与C2xLP 器件的寻址方式
兼容。数据页指针的偏移量是７位并支持所有C2xLP 支持的间接寻址方式。
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
寻址方式是指CPU根据指令中给出的地址信息
来寻找指令中操作数物理地址的方式，即获得操作
数的方式。指令系统即各种指令的集合，或称指令
集 。 本 章 简 要 介 绍 C28x 系 列 （ TMS320F2812 属 于 C28x系列）DSP的寻址方式和指令系统。
4.1 TMS320F28x系列DSP的寻址方式 4.1.1 寻址方式选择位AMODE 4.1.2 直接寻址方式 4.1.3 堆栈寻址方式 4.1.4 间接寻址方式 4.1.5 寄存器寻址方式 4.1.6 其他寻址方式 4.1.7 32位操作数的定位 4.2 TMS320F28x系列DSP指令系统概述
在 F2812间接寻址方式中，使用哪个辅助寄存器指针在指令中并不 被明确指出。而在 C2xLP的间接寻址方式中，３位长度的辅助寄存器指 针被用来选择当前使用哪个辅助寄存器以及下次操作将使用哪个辅助寄 存器。
汇编器/编译器对AMODE位的追踪
编译器总是假定AMODE=0，所以它只使用对AMODE=0 有效的寻址模式。而汇编器可以通过设置命令行选项实现默认 AMODE=0或者AMODE=1。 √ – v28 ；假定AMODE=0（C28x寻址方式） – v28 – m20 ；假定AMODE=1（与C2xLP全兼容的寻址方式） √ 在文件中使用内嵌伪指令
器使用的方式。这种方式与C2xLP CPU的寻址方式不完全兼容。数据页指针 偏移量是６位（在C2xLP CPU中是７位），并且不支持所有的间接寻址方式。
▲ AMODE＝１——该方式包括的寻址方式完全与C2xLP 器件的寻址方式
兼容。数据页指针的偏移量是７位并支持所有C2xLP 支持的间接寻址方式。
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
周鹏 安徽工程大学电气工程学院
寻址方式是指CPU根据指令中给出的地址信息
来寻找指令中操作数物理地址的方式，即获得操作
数的方式。指令系统即各种指令的集合，或称指令
集 。 本 章 简 要 介 绍 C28x 系 列 （ TMS320F2812 属 于 C28x系列）DSP的寻址方式和指令系统。
第四章_Pentium指令系统
标志寄存器传送指令
4.2 通用整数指令及应用
4-9
8/16/32 位 8/16/32 位通 ⑴ 传送指令 段寄存器 存储器 用寄存器
指令格式：MOV 寻址规定：
目的操作数，源操作数 8/16/32 REG/MEM/SREG ， REG SREG REG MEM 位立即数 REG/MEM， SREG REG/SREG， MEM REG/MEM， IMM
第四章 Pentium指令系统 与汇编语言编程
第四章 Pentium指令系统与汇编语言编程
4-2
4.1 概
述
4.2 通用整数指令及应用 4.3 汇编语言程序概述
4.4 常用伪指令语句
4.5 汇编语言编程入门
4.1
概
述
4-3
Pentium的指令系统是在80X86系列指令系统的基础 上逐步发展而形成的，在代码级具有向上兼容性。它增 加了指令的种类，增强了一些指令的功能，提供了32位 寻址方式和32位操作方式，并且包含全部浮点运算指令。 Pentium指令的操作数可以是0～3个,根据寻址方式 不同，可直接包含在指令中，也可存于寄存器或存储器 中。每条指令的长度因指令而异,平均指令长度为3.2字 节。指令的操作数宽度可以是8位、16位、32位,寻址宽 度可以是16位或32位。 Pentium指令系统的突出特点是：功能强、灵活性 高，给编译程序和汇编语言程序的设计人提供了很宽的 选择余地。
4.2 通用整数指令及应用
4-8
数据传送指令主要包括：
通用数据传送指令。如数值传送指令(MOV)、装入 有效地址指令(LEA)、段装入指令、交换类指令(XCHG 和BSWAP)、查表转换指令(XLAT)等。 堆栈指令。如PUSH类/POP类指令等。 数据类型变换指令。如数据宽度变换指令，带符号 数符号位扩展/无符号数位扩展指令等。 I/O指令。如IN类/OUT类指令等。
第4章可编程控制器指令系统1
第四章可编程控制器编程软件和编程语言【主要内容】编程软件WPLSoft的安装 WPLSoft的使用说明程序的建立梯形图编程模式指令表编程模式批注编程通信联机模式 SFC编程说明 通信设置功能 帮助功能介绍 小结思考题与练习题4.1 编程软件WPLSoft的安装WPLSoft为台达DVP系列可编程序控制器在WINDOWS操作系统环境下所使用的程序编程软件，该软件对系统的需求如表4-1所示。
WPLSoft除了一般PLC程序的规划及WINDOWS的一般编辑功能（例如：剪切、粘贴、复制、多窗口……）外，另提供多种中/英文批注编程及其它便利功能（例如：寄存器编程、设置、文件读取、存盘及各接点图标监测与设置等）。
4.2 WPLSoft的使用说明1.初始设置当激活WPLSoft编程软件之后，执行【文件】/【新建】命名，如图所示，即新建文件进行PLC程序设计，在如图所示的机种设置窗口中可以指定程序标题、PLC机种设置、程序容量（请参考所使用PLC主机的机种名称及程序容量规格）及文件名称等有关程序的初始设置。
文件/新建菜单机种选择4.2 WPLSoft的使用说明当完成上述设置后，便会出现二个子窗口：一为梯形图模式窗口，另一为指令模式窗口，如图所示。
读者可根据自身的编程设计习惯选择编程模式，开始编写PLC程序。
梯形图指令表4.2 WPLSoft的使用说明•梯形图模式：完成梯形图编程，必须由编译转换成指令码或SFC图。
•指令模式：完成指令编程，必须由编译转换成梯形图或SFC图。
•SFC编程模式：图示为SFC编程模式。
完成SFC编程，必须由编译转换成指令码，若要转换成梯形图必须再由指令码编译转换。
SFC编程模式4.2 WPLSoft的使用说明2.功能选择栏简介WPLSoft编程软件刚激活时，其功能选择栏中只有五个可点取的选项：文件（F）、视图（V）、通信（C）、设置（O）与帮助（H）。
在【文件（F）】的下拉菜单中执行【新建】指令后，其功能选择栏上会有其它选项：【编程（E）】、【编译（P）】、【批注（M）】、【查找（S）】等，下面将介绍一些主要功能和特殊功能。
第四章Micro850指令系统
梯级一是一个自触发的计时器，TON_1.Q 每3s输出一个动作脉冲，并复位计时器，
重新计时。梯级二使能CTUD加减计数器模 块。梯级三通过decrease位使能减计数，
这时当TON_1.Q位输出一个脉冲时，PV值 减一。同理，梯级四用来使能加计数。梯 级五用来复位加减计数器CTUD。这样便实 现了加减计数功能。这里用了decrease和 increase两个常闭触点互锁，即执行加计数
输入/输出（Input/Output） 控制器与模块之间的输入输出操作
中断（Interrupt） 过 程 控 制 （ Process control） 程 序 控 制 （ Program control）
管理中断 PID操作以及堆栈
主要是延迟指令功能块
2021/3/13
29
精品课件
功能块指令报警类指令只有限位报警一种
2021/3/13
45
精品课件
（1）延时断增计时（TOF）
延时断增计时功能块参数列表
参
参数类
数据类
数
型
型
描述
I Input
N
BOOL
下降沿，开始增大内部计时器；上升沿，停止且复位内部计时器
P Input
T
TIME
最大编程时间，见Time数据类型
Q
Output
BOOL
真：编程的时间没有消耗完
E Output
22
精品课件
2021/3/13
23
精品课件
4.2、Micro850控制器的梯形图 指令
4.2.2梯形图执行控制指令
2021/3/13
24
精品课件
1. 返回（Returns）：
2021/3/13
重新计时。梯级二使能CTUD加减计数器模 块。梯级三通过decrease位使能减计数，
这时当TON_1.Q位输出一个脉冲时，PV值 减一。同理，梯级四用来使能加计数。梯 级五用来复位加减计数器CTUD。这样便实 现了加减计数功能。这里用了decrease和 increase两个常闭触点互锁，即执行加计数
输入/输出（Input/Output） 控制器与模块之间的输入输出操作
中断（Interrupt） 过 程 控 制 （ Process control） 程 序 控 制 （ Program control）
管理中断 PID操作以及堆栈
主要是延迟指令功能块
2021/3/13
29
精品课件
功能块指令报警类指令只有限位报警一种
2021/3/13
45
精品课件
（1）延时断增计时（TOF）
延时断增计时功能块参数列表
参
参数类
数据类
数
型
型
描述
I Input
N
BOOL
下降沿，开始增大内部计时器；上升沿，停止且复位内部计时器
P Input
T
TIME
最大编程时间，见Time数据类型
Q
Output
BOOL
真：编程的时间没有消耗完
E Output
22
精品课件
2021/3/13
23
精品课件
4.2、Micro850控制器的梯形图 指令
4.2.2梯形图执行控制指令
2021/3/13
24
精品课件
1. 返回（Returns）：
2021/3/13
计组第4章
CISC：
•复杂指令系统计算机。 •指令系统中指令数量多达几百条。
RISC：
•精简指令系统计算机。 •选取使用频率最高的简单指令，指令 条数少。
4.1.2 对指令系统性能的要求
一个完善的指令系统应满足如下 四方面的要求：
完备性 规整性
有效性
兼容性
完备性 是指用汇编语言编写各
种程序时，指令系统直接提 供的指令足够使用，而不必 用软件来实现。完备性要求 指令系统丰富、功能齐全、 使用方便。
《计算机组成原理》
第四章 指令系统
介绍几个基本概念
指令是指挥机器完成某种操作的命令。
指令系统是某台计算机能直接识别并正
确执行的所有指令的集合。
指令系统是表征一台计算机性能的重要
因素，是计算机软件与硬件的交界面。
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 指令系统的发展 指令的格式 寻址方式 指令的分类和功能 典型指令系统的模型
操作操作数指令操作码寄存器指令操作数寄存器直接寻址操作码存储器指令操作数直接寻址操作码操作数存储器寄存器指令存储器指令操作码操作数寄存器间接寻址存储器间接寻址操作码操作数pc指令存储器存储器寄存器指令操作码操作数变址寻址pc存储器寄存器指令操作码操作数存储器寄存器指令操作码操作数变址相对寻址间接变址寻址16位偏移量dop其中i为间接寻址标志位x为寻址模式字段d位偏移量字段
有效性是指利用该指令系统所编
写的程序能够高效率地运行。 高效率主要表现：
•
•
空间：在程序占据存储空间小；
时间：执行速度快。
规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、
指令格式和数据格式的一致性。
• 对称性：指在指令系统中所有的寄存器 和存储器单元都可同等对待，所有的指 令都可使用各种寻址方式； • 匀齐性：指一种操作性质的指令可以支 持各种数据类型； • 指令格式和数据格式的一致性：指指令 长度和数据长度有一定的关系，以方便 处理和存取。通常都是字节的整数倍。
计算机组成原理指令
4.2.2 地址码
指令系统
根据一条指令中有几个操作数地址，可将该指令 单地址指令又称为单操作数指令。通常这种指令通常 三地址指令字中有三个操作数地址。 以运算器中累加寄存器 中的数据为被操作数，指令字的 (A1) AC OP (A2) → A3 称为几操作数指令或几地址指令。 地址码字段所指明的数为操作数，操作结果又放回累加寄 A1为被操作数地址，也称源操作数地址； A2为操作数 二地址指令常称为双操作数指令，它的两个地址码 存器 AC中。 地址，也称终点（目的）操作数地址； A3为存放结果的地址。 一般的操作数有被操作数、操作数及操作结果这 字段分别指明参与操作的两个数在内存中或运算 (AC) OP (A) → AC 同样， A1,A2,A3 既可以是内存中的单元地址，也可以是运算 三种数，因而就形成了三地址指令格式。在此基 器中通用寄存器的地址， A1又作存放操作结果的地址。 OP表示操作性质；（ AC ）表示累加寄存器 AC中的数； 器中通用寄存器的地址。 → 表示把操作（运算）结果传送到 (A1) OP (A2) → A1 （ A ）表示内存中地址为 A 的存储单元中的数或运算器中地 指定的地方。 础上，后来又发展成二地址格式、一地址格式和零地 址为A的通用寄存器中的数；
下表列出了高级语言与低级语言的性能比较。 编译过程中对计算机资源 多 的要求
指令系统
计算机能够直接识别和执行的唯一语言是二进制语言，但 人们采用符号语言或高级语言编写程序。为此，必须借助汇编 程序或编译程序，把符号语言或高级语言翻译成二进制码组成 的机器语言。 汇编语言依赖于计算机的硬件结构和指令系统。不同的机 器有不同的指令，所以用汇编语言编写的程序不能在其他类型 的机器上运行。
数据长度有一定的关系，以方便处理和存取。
王道计算机组成原理第四章指令系统思维导图脑图
根据操作码的长度不同分类
定长操作码：指令系统中所有指令的操作码长度都相同 可变长操作码：指令系统中各指令的操作码长度可变
n位→2n 条指令 控制器的译码电路设计简单，但灵活性较低 控制器的译码电路设计复杂，但灵活性较高
LOAD 作用：把存储器中的数据放到寄存器中
1. 数据传送
STORE 作用：把寄存器中的数据放到存储器中
x86处理器中程序计数器PC通常被称为IP
选择语句的机器级表示
设计思路：一条指令完成一个复杂的基本功能。
代表：x86架构，主要用于笔记本、台式机等
设计思路：一条指令完成一个基本“动作”；多条指令组合完成一个复杂的基 本功能
代表：ARM架构，主要用于手机、平板等
CISC： Complex Instruction Set Computer RISC： Reduced Instruction Set Computer
概念
存储字长：一个存储单元中的二进制代码位数（通常和MDR位数相同）
半字长指令、单字长指令、双字长指令 ——指令长度是机器字长的多少倍
根据指令长度分类
指令字长会影响取指令所需时间。如：机器字长=存储字长=16bit，则取一条双 字长指令需要两次访存
定长指令字结构：指令系统中所有指令的长度都相等
变长指令字结构：指令系统中各种指令的长度不等
隐含寻址
优点：有利于缩短指令字长 缺点：需增加存储操作数或隐含地址的硬件 形式地址A就是操作数本身，又称为立即数，一般采用补码形式
#表示立即寻址特征
一条指令的执行：取指令，访存1次；执行指令，访存0次；
暂不考虑存结果，共访存1次
优点：指令执行阶段不访问主存，指令执行时间最短
缺点：A的位数限制了立即数的范围，如A的位数为n，且立即数采用补码时，可 表示的数据范围为-2n−1 ~2n−1 -1
微机原理
• 有效地址由基址寄存器（BX或BP）的内容加上变 址寄存器（SI或DI）的内容构成： 有效地址＝BX/BP＋SI/DI • 基址寄存器和变址寄存器默认的段寄存器不同， 一般以基址寄存器决定段寄存器。 • 段地址对应BX基址寄存器默认是DS，对应BP基 址寄存器默认是SS；可用段超越前缀改变。
MOV AX, [BX+SI] MOV AX, [BX][SI] MOV AX, [BP+SI]
MOV AX, BX
；AX←BX
微机原理
§ 4.2.3 存储器寻址方式
存储器段的分配： 在对存储器进行操作时，内存一般可分成4个段，分别称为代码段
、数据段、堆栈段和附加数据段，每个段存放不同性质的数据，进
行不同的操作。 代码段：存放指令。
数据段：存放程序所使用的数据。
堆栈段：程序的堆栈区（子程序调用、系统功能调用、中断处 理等操作使用，是按“先进后出”原则访问的特殊存储区域）或作 为临时数据存储区。 附加数据段：辅助的数据区。 4个逻辑段的段基址分别放在相应的代码段寄存器CS、数据段 寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES中，由这4个段寄存 器来指明每个段在内存中的起始地址。
， 标号： 指令助记符 操作数 ；注释
（1） 标号是给该指令所在地址取的名字，必须后跟冒号 （“：”），它可以缺省，是可供选择的标识符。规则： – 标识符由字母（a~z，A~Z）、数字（0~9）或某些特殊 字符（@，-，?）组成。 – 第一个字符必须是字母（a~z，A~Z）或某些特殊的符 号（@，-，?），但“?”不能单独作标识符。
MOV AX, [SI+06H] MOV AX, 06H[SI]
微机原理
；AX←DS:[SI+06H] ；AX←DS:[SI+06H]
MOV AX, [BX+SI] MOV AX, [BX][SI] MOV AX, [BP+SI]
MOV AX, BX
；AX←BX
微机原理
§ 4.2.3 存储器寻址方式
存储器段的分配： 在对存储器进行操作时，内存一般可分成4个段，分别称为代码段
、数据段、堆栈段和附加数据段，每个段存放不同性质的数据，进
行不同的操作。 代码段：存放指令。
数据段：存放程序所使用的数据。
堆栈段：程序的堆栈区（子程序调用、系统功能调用、中断处 理等操作使用，是按“先进后出”原则访问的特殊存储区域）或作 为临时数据存储区。 附加数据段：辅助的数据区。 4个逻辑段的段基址分别放在相应的代码段寄存器CS、数据段 寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES中，由这4个段寄存 器来指明每个段在内存中的起始地址。
， 标号： 指令助记符 操作数 ；注释
（1） 标号是给该指令所在地址取的名字，必须后跟冒号 （“：”），它可以缺省，是可供选择的标识符。规则： – 标识符由字母（a~z，A~Z）、数字（0~9）或某些特殊 字符（@，-，?）组成。 – 第一个字符必须是字母（a~z，A~Z）或某些特殊的符 号（@，-，?），但“?”不能单独作标识符。
MOV AX, [SI+06H] MOV AX, 06H[SI]
微机原理
；AX←DS:[SI+06H] ；AX←DS:[SI+06H]