计算机指令集体系结构之指令
指令由操作码和地址码字段组成。
操作码指明了指令要完成的操作。
长度可以固定：比如RISC（reduced instruction set computer）精简指令集计算机
与之对应的RISC（复杂指令集计算机），其操作码长度不固定。
一般采用拓展操作码技术。
图中指令字长共16位，操作码依次按4位，8位，12位，16位划分。
4位操作码（三地址）共有2^4=16种指令，其中使用了15条，剩下的2^4-14=1条用于8位拓展操作码，8位操作码（二地址）也使用了15条，留下一条区分12位操作码（一地址），直到16位操作码（零地址），此时使用全部的16条，因为本例最大只能操作码拓展全部到16位；。
即结论是拓展操作码中，指令操作码每减少a种,多构成a*2^（一地址的地址码位数）种拓展的下一位操作码。
例子：
1. 假设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址，一地址，二地址三种格式。
（1）设操作码固定，而零地址指令由有P种，一地址指令有Q种，则二地址指令最多有多少种？
二地址指令操作码位数：
操作码固定：位数为16-6-6=4；
4位操作码有2^4=16种操作。
二地址指令有16-P-Q种。
（2）采用拓展操作码技术，若二地址指令由X种，零地址指令有Y种，则一地址指令最多有几种？
地址码拓展操作码长度可变，零地址，一地址，二地址操作码位数分别是16位，10位，4,位。
由上述图中的逻辑可知，操作码每减少一种，就可以多2^6种拓展的下个操作码。即二地址操作码每减少一种，多构成2^6种一地址操作码;
一地址操作码每减少一种，多构成2^6种零地址操作码。
二地址指令有X种，一地址指令最多有（2^4-X）*2^6种，（4位使用后剩下的用来区分下一地址操作码）；
设一地址指令由M种，零地址指令有(（2^4-X）*2^6-M))*2^6=Y种，解出M为（2^4-x)*2^6-Y*2^(-6);
指令操作数可直接寻址范围为2的幂次方，幂次方与地址码位数相同。
操作类型
1. 数据传送：对存储器store写，load读。
2。算术逻辑操作
3.移位：
算术移位：有符号数的移位。
逻辑移位：无符号数的移位。
循环移位：
4.转移：
（1）无条件转移：
JMP X:无条件跳转到X
（2）条件转移：
一些条件码：Z（零标志位），N（负标志位），V(溢出标志位)，C（进位标志位），P（奇偶标志位）：为偶数时候，P为1；
比如：BRO X(结果溢出，跳转到X)
BRC Y( 结果进位，跳转到Y)
（3）调用与返回
调用
CALL：
转到子程序入口。
RETURN：返回调用程序断点处，
(4)TRAP陷阱与陷阱指令
计算机运行2时候，可能出现意外情况，比如电源断开，除数为0，运算结果溢出等，此时计算机发出陷阱信号，暂停当前程序的执行，转入故障处理程序进行相应的处理。
5.
输入输出
6.其他；
等待，停机等指令。
指令格式
（1）RISC计算机，比如ARM,MIPS,指令长度受到了严格的限制，指令长度必须规整为一个字。
（2）CISC计算机，比如68K,采用允许指令长度拓展解决了固定指令长度问题
设计者
操作码与指令
三地址计算机
operation destination,source1,source2
source1和source2都是源地址，destination是目标地址，即用来存放结果。
双地址计算机
计算
比如a=a+b;
一个地址出现了两次，第一次作为源地址，第二次作为目的地址。
一个地址（即操作数）因为覆写而被破坏。
大多数计算机不能直接访问两个存储单元，而是两个寄存器，或者一个寄存器加一个存储单元。
68K处理器的ADD指令
ADD D0,D1 [ D1]+[D0] ←[D1]
ADD P,D1 [P]+[D1] ← [D1]
ADD D7,P [D7]+[P] ← [P]
单地址计算机
只在指令中有一个操作数，第二个操作数是叫做累加器的寄存器
比如c=a+b
LDA a;将P加载到累加器中。
ADD b;将Q与累加器的内容相加。
STA c; 将累加器的内容加载到c;
零地址计算机
根本没有地址指令
叫做栈计算机，对位于栈顶的数据进行处理
从栈顶取出元素，进行计算，结果入栈。
取元素叫出栈，放元素叫入栈。需要load指令和store指令从存储器读取数据或保存数据到存储器。
计算a+b
PUSH a;a入栈
PUSH b;b入栈。
ADD 栈顶两个元素出栈，然后相加入栈。
POPZ ：栈顶数据出栈（结果）
运算的操作命令将栈顶元素出栈（可能不止一个）在运算完成后将其入栈；
一个半地址计算机
INTEL IA32系列和FREESCALE系列
计算（a+b)*c
MOVE a,D0;将a从存储器放入寄存器D0
ADD b,D0;将b从存储器放入寄存器D0
MOVE c,D1;将c从存储器放入寄存器D1
MULU D0,D1;将寄存器D0乘以寄存器D1
接下来讨论ARM的指令，
ARM是一个32的位的计算机，采用寄存器存储器结构，采用store/load指令在存储器和寄存器之间移动数据。
32位为一个字，16位为一个半字，16位为一个字
ARM有的16个寄存器，r0-r13为通用计算机,r14为链接寄存器，用于存放子程序返回地址。r15为程序计数器，r13为栈指针，但只要当需要使用时才会变为栈指针，
ARM指令
加法 ADD r0,r1,r2 [r0] ← [r1] +[r2]
减法 SUB r0,r1,r2 [r0] ←[r1]- [r2]
与 AND r0,r1,r2 [r0] ←[r1]·[r2]
或 ORR r0,r1,r2 [r0] ←[r1] ⊕[r2]
乘 MUL r0,r1,r2 [r0] ←[r1]*[r2]
寄存器－寄存器移动 mov r0,r1 [r0] ←[r1]
比较 cmp r1,r2 [r1] ←[r2]
相等跳转 beq label [pc]-label(跳转到label处)
ARM在算术或逻辑运算后不会自动更新状态标志，
更新ARM条件码，只有需要在指令助记符后面加后缀S，实现自动更新
SUBS r1,r1,#1;
在r1-1后，将结果放入r1并更新状态标志
