¿Qué es el sistema de mando?
El sistema de instrucciones se refiere al conjunto de todas las instrucciones que una CPU puede procesar, y es el atributo fundamental de una CPU. Por ejemplo, todas las CPU que utilizamos ahora utilizan el conjunto de instrucciones x86. Todas son del mismo tipo de CPU, ya sea la CPU de INTEL, la Athlon de IMD o la Joshua. Hay CPU más rápidas que estas en el mundo, como Alpha, pero no utilizan el conjunto de instrucciones x86 y no pueden utilizar una gran cantidad de programas basados en el conjunto de instrucciones x86, como Windows98. La razón por la cual el sistema de instrucciones es el atributo fundamental de una CPU es porque el sistema de instrucciones determina qué tipo de programas puede ejecutar una CPU.
Todos los programas escritos en lenguajes de alto nivel deben traducirse (compilarse o interpretarse) al lenguaje de máquina antes de poder ejecutarse. Estos lenguajes de máquina contienen instrucciones una por una.
1. Formato de instrucción
Una instrucción generalmente incluye dos partes: código de operación y código de dirección. El código de operación es en realidad el número de secuencia de la instrucción, que se utiliza para indicarle a la CPU qué instrucción debe ejecutarse. El código de dirección es más complejo e incluye principalmente la dirección del operando de origen, la dirección de destino y la dirección de la siguiente instrucción. En algunas instrucciones, el código de dirección se puede omitir parcial o completamente. Por ejemplo, una instrucción vacía solo tiene un código de operación pero no un código de dirección.
Por ejemplo, la longitud de la instrucción de un determinado sistema de instrucciones es de 32 bits, la longitud del código de operación es de 8 bits y la longitud de la dirección también es de 8 bits. La primera instrucción es agregar y la segunda instrucción es reducir. . Cuando recibe una instrucción de "00000010000001000000000100000110", primero extrae su primer código de operación de 8 bits, que es 00000010. El análisis muestra que se trata de una operación de resta con 3 direcciones, es decir, dos direcciones de operando de origen y una dirección de destino. Por lo tanto, la CPU va a la dirección de memoria 00000100 para sacar el minuendo y va a 00000001 para sacar el sustraendo, lo envía a la ALU para restar y luego envía el resultado a 00000110.
Este es sólo un ejemplo bastante simplista, la situación real es mucho más compleja.
Qué son las instrucciones y los sistemas de comando
Las instrucciones se refieren a los comandos que recibe una computadora para realizar una determinada operación. Una instrucción suele incluir dos aspectos: código de operación y código de dirección. Entre ellos, el código de operación se utiliza para caracterizar las características operativas y funciones de una instrucción; el código de dirección proporciona la dirección en la memoria de los datos que participan en la operación. El conjunto de instrucciones se refiere al conjunto de todas las instrucciones que una computadora puede ejecutar. El sistema de instrucción determina el rendimiento principal y las funciones básicas del hardware de una computadora. El sistema de instrucción generalmente incluye las siguientes categorías de instrucciones. (1) Instrucciones de transferencia de datos. (2) Las instrucciones operativas incluyen instrucciones de operaciones aritméticas e instrucciones de operaciones lógicas. (3) Las instrucciones de control del programa se utilizan principalmente para controlar el flujo del programa. (4) Las instrucciones de entrada/salida, denominadas instrucciones de E/S, se utilizan para intercambiar información entre el host y los periféricos. 2. El ciclo de instrucción es el tiempo que le toma a la computadora ejecutar una instrucción. 3. Desarrollo del rendimiento de la CPU de la tecnología de circuitos integrados: tecnología de integración a gran escala de transistores de silicio Ley de Moore: el número de transistores en un chip se duplicará cada 18 a 24 meses. 4. Frecuencia del reloj El reloj del sistema determina la velocidad o frecuencia de transmisión de datos y ejecución de instrucciones. 5. La longitud de la palabra determina el ancho de datos de los registros y buses de la CPU. 6. Caché (Caché) Cuanto mayor sea el caché, más rápida será la velocidad de procesamiento. .
¿Qué es un sistema de mando?
Es el sistema de lenguaje del hardware de la computadora, también llamado lenguaje de máquina. Es la interfaz principal entre el software y el hardware. Desde la perspectiva de la estructura del sistema, es el principal atributo de la computadora visto por los programadores del sistema. . Por tanto, el sistema de instrucciones representa las funciones básicas de la computadora, determina las capacidades requeridas por la máquina y también determina el formato de las instrucciones y la estructura de la fábrica de la máquina. Al diseñar sistemas de instrucción para diferentes computadoras, se debe prestar la debida atención a los formatos, tipos y funciones operativas de las instrucciones.
¿Qué instrucciones debe incluir un sistema de instrucciones más completo?
1. Instrucciones de transferencia de datos
1. Instrucciones generales de transferencia de datos
MOV (Mover) transferir
PUSH (Empujar sobre la pila) hacia la pila
POP (Salir de la pila) fuera de la pila
XCHG (Intercambiar) intercambio
Instrucción .MOV
El formato es: MOV DST, SRC
Operación realizada: (DST)lt -(SRC)
<; p> .PUSH instrucción pushEl formato es: PUSH SRC
Operación realizada: (SP)lt -(SP)-2
((SP; ) 1. (SP))lt;-(SRC)
.POP instrucción pop
El formato es: POP DST
Operación realizada: (DST) lt;-((SP 1), (SP))
(SP)lt;-(SP) 2
.XCHG comando de intercambio
El formato es: (Entrada) entrada
OUT(Salida) salida
XLAT(Traducir) escape
Este grupo de instrucciones se limita al uso del acumulador AX o AL para transmitir información
.IN comando de entrada
El formato largo es: IN AL, PORT (byte)
IN AX, PORT (palabra)
Operación realizada: (AL)lt;-(PORT)(byte)
(AX)lt;-(PORT 1,PORT)(palabra)
El la forma corta es: IN AL, DX (byte)
IN AX, DX (palabra)
Operación realizada: ALlt;-((DX))(byte)
AXlt;-((DX) 1, DX) (palabra)
Comando de salida .OUT
El formato largo es: OUT PORT, AL (byte)
PUERTO DE SALIDA, AX (palabra)
Operación realizada: (PUERTO)lt; (AL) (byte)
(PUERTO 1, PUERTO)lt -( AX)(palabra)
La forma corta es: OUT DX, AL (byte)
OUT DX, AX (palabra)
Operación realizada : (( DX))lt;-(AL)(byte)
((DX)1,(DX))lt;-AX(palabra)
En IBM- En una PC, Los dispositivos externos pueden tener hasta 65536 puertos de E/S. Los puertos (es decir, las direcciones de puerto de los periféricos) son 0000~FFFFH. Los primeros 256 puertos (0~FFH) se pueden especificar directamente en el comando. PUERTO largo en el formato En este momento, la instrucción de la máquina está representada por dos bytes y el segundo byte es el número de puerto. Por lo tanto, cuando se utiliza el formato largo, puede especificar directamente el número de puerto en la especificación. limitado a los primeros 256 puertos. Cuando el número de puerto es gt = 256, solo se puede usar el formato corto. En este momento, el número de puerto debe colocarse en el registro DX (el número de puerto puede ser de 0000 a 0FFFFH). , y luego se utiliza la instrucción IN o OUT para transmitir la información.
Comando de escape .XLAT
El formato es: XLAT OPR
o: XLAT
Operaciones realizadas: (AL)lt; -((BX) (AL))
3. Instrucción de registro de envío de dirección efectiva
LEA (Cargar dirección efectiva) Registro de envío de dirección efectiva
p>
El puntero LDS (Cargar DS con puntero) envía el registro y DS
El puntero LES (Cargar ES con puntero) envía el registro y ES
.LEA la dirección efectiva es enviado al registro
El formato es: LEA REG, SRC
Operación realizada: (REG)lt;-SRC
La instrucción envía la dirección efectiva de el operando de origen al especificado en el registro.
.El puntero LDS se envía al registro y a la instrucción DS
El formato es: LDS REG, SRC
Operación realizada: (REG)lt; - (SRC)
(DS)lt;-(SRC 2)
Envía 4 bytes consecutivos especificados por el operando fuente a la instrucción especificada. .. gt;gt;
Qué son las instrucciones y los sistemas de comando
Las instrucciones se refieren a comandos que una computadora realiza para realizar una determinada operación. Una instrucción suele incluir dos aspectos: código de operación y código de dirección. Entre ellos, el código de operación se utiliza para caracterizar las características operativas y funciones de una instrucción; el código de dirección proporciona la dirección en la memoria de los datos que participan en la operación. El conjunto de instrucciones se refiere al conjunto de todas las instrucciones que una computadora puede ejecutar. El sistema de instrucción determina el rendimiento principal y las funciones básicas del hardware de una computadora. El sistema de instrucción generalmente incluye las siguientes categorías de instrucciones. (1) Instrucciones de transferencia de datos. (2) Las instrucciones operativas incluyen instrucciones de operaciones aritméticas e instrucciones de operaciones lógicas. (3) Las instrucciones de control del programa se utilizan principalmente para controlar el flujo del programa. (4) Las instrucciones de entrada/salida, denominadas instrucciones de E/S, se utilizan para intercambiar información entre el host y los periféricos. 2. El ciclo de instrucción es el tiempo que le toma a la computadora ejecutar una instrucción. 3. Desarrollo del rendimiento de la CPU de la tecnología de circuitos integrados: tecnología de integración a gran escala de transistores de silicio Ley de Moore: el número de transistores en un chip se duplicará cada 18 a 24 meses. 4. Frecuencia del reloj El reloj del sistema determina la velocidad o frecuencia de transmisión de datos y ejecución de instrucciones. 5. La longitud de la palabra determina el ancho de datos de los registros y buses de la CPU. 6. Caché (Caché) Cuanto mayor sea el caché, más rápida será la velocidad de procesamiento. .
¿Qué es el sistema de mando de una computadora? ¿Cuáles son los tipos comunes de instrucciones de máquina?
Una instrucción hace referencia a un comando que recibe un ordenador para realizar una determinada operación.
Una instrucción suele incluir dos aspectos: código y código de dirección. Entre ellos, el código de operación se utiliza para caracterizar las características operativas y funciones de una instrucción; el código de dirección proporciona la dirección en la memoria de los datos que participan en la operación.
El conjunto de instrucciones hace referencia al conjunto de todas las instrucciones que un ordenador puede ejecutar.
El sistema de instrucciones determina las principales prestaciones y funciones básicas del hardware de un ordenador.
El sistema de comandos generalmente incluye las siguientes categorías de comandos.
(1) Instrucciones de transferencia de datos.
(2) Las instrucciones operativas incluyen instrucciones de operaciones aritméticas e instrucciones de operaciones lógicas.
(3) Las instrucciones de control del programa se utilizan principalmente para controlar el flujo del programa.
(4) Las instrucciones de entrada/salida, denominadas instrucciones de E/S, se utilizan para intercambiar información entre el host y los periféricos.
¿Qué significa conjunto de instrucciones?
La CPU se basa en instrucciones para calcular y controlar el sistema. Cada CPU especifica una serie de sistemas de instrucciones que coinciden con su circuito de hardware durante el diseño. La solidez de las instrucciones también es un indicador importante de la CPU. El conjunto de instrucciones es una de las herramientas más eficaces para mejorar la eficiencia de los microprocesadores.
Desde la arquitectura principal actual, el conjunto de instrucciones se puede dividir en conjunto de instrucciones complejo y conjunto de instrucciones simplificado. Desde la perspectiva de aplicaciones específicas, como Intel MMX (Multi Media Extended), SSE, SSE2 (Streaming-Instrucción única de datos múltiples-Extensiones). 2) y 3DNow! de AMD son conjuntos de instrucciones extendidos de la CPU, que mejoran respectivamente las capacidades de procesamiento multimedia, gráficos e Internet de la CPU. Normalmente nos referimos al conjunto de instrucciones ampliado de la CPU como "conjunto de instrucciones de la CPU".
1. El uso de conjuntos de instrucciones reducidos
En las décadas transcurridas desde que se inventaron las computadoras, a medida que las funciones de las computadoras se han vuelto cada vez más grandes y su rendimiento se ha vuelto más fuerte, los componentes internos también se han vuelto más Cuanto más sofisticadas sean las instrucciones, más complejo será el conjunto de instrucciones. Las instrucciones demasiado complejas afectan gravemente la eficiencia del trabajo de la computadora. Posteriormente, una investigación encontró que en las computadoras, el 80% de los programas solo usan el 20% del conjunto de instrucciones. A partir de este descubrimiento se propuso el conjunto de instrucciones reducido RISC, que supuso una profunda revolución en la arquitectura de los sistemas informáticos. La idea básica de la arquitectura RISC es aprovechar las deficiencias del sistema de instrucción CISC: demasiados tipos de instrucciones, formatos de instrucción no estándar y demasiados métodos de direccionamiento. Al reducir los tipos de instrucciones, estandarizar el formato de las instrucciones. y simplificando los métodos de direccionamiento, es conveniente para el procesamiento interno del procesador. El procesamiento paralelo mejora la eficiencia de los dispositivos VLSI, mejorando así en gran medida el rendimiento del procesador.
El conjunto de instrucciones RISC tiene muchas características, las más importantes son:
Pocos tipos de instrucciones y formatos de instrucción estandarizados: Los conjuntos de instrucciones RISC normalmente solo utilizan uno o unos pocos formatos. Las instrucciones tienen una sola longitud (normalmente 4 bytes) y están alineadas en límites de palabras. Las posiciones de los campos, especialmente las posiciones de los códigos de operación, son fijas.
Modo de direccionamiento simplificado: casi todas las instrucciones utilizan el modo de direccionamiento de registro y el número total de modos de direccionamiento generalmente no supera los 5. Otros métodos de direccionamiento más complejos, como el direccionamiento indirecto, se sintetizan mediante software utilizando métodos de direccionamiento simples.
Haga un uso extensivo de las operaciones entre registros: la mayoría de las operaciones en el conjunto de instrucciones RISC son operaciones de registro a registro, y solo se utilizan operaciones simples de carga y almacenamiento para acceder a la memoria. Por lo tanto, no se accede a más de una dirección de memoria en cada instrucción y las operaciones de acceso a la memoria no se mezclan con operaciones aritméticas.
Simplificar la estructura del procesador: El uso del conjunto de instrucciones RISC puede simplificar enormemente el diseño del controlador del procesador y otras unidades funcionales. No es necesario utilizar una gran cantidad de registros especiales, especialmente permitiendo implementar líneas de hardware. operaciones de instrucción, y No es necesario utilizar microprogramas para implementar operaciones de instrucción como los procesadores CISC. Por lo tanto, el procesador RISC no necesita configurar una memoria controlada por microprogramas como el procesador CISC, por lo que puede ejecutar instrucciones directamente y rápidamente.
Facilidad de uso de la tecnología VLSI: con el desarrollo de la tecnología LSI y VLSI, todo el procesador (o incluso varios procesadores) se puede colocar en un solo chip. La arquitectura RISC puede aportar muchos beneficios al diseño de procesadores de un solo chip, lo que resulta beneficioso para mejorar el rendimiento y simplificar el diseño y la implementación de chips VLSI. Basado en la tecnología VLSI, la fabricación de procesadores RISC requiere mucha menos mano de obra y es rentable que los procesadores CISC.
Capacidades paralelas de procesador mejoradas: el conjunto de instrucciones RISC se puede adaptar de manera muy efectiva al uso de tecnologías de canalización, supercanalización y superescalar para lograr operaciones paralelas a nivel de instrucción y mejorar el rendimiento del procesador. La tecnología de operación paralela interna de los procesadores comúnmente utilizada se desarrolla y madura básicamente en base a la arquitectura RISC.
Debido a las ventajas del sistema RISC, se ha utilizado ampliamente en sistemas de alta gama, mientras que el sistema CISC ocupa una posición dominante en los sistemas de escritorio. Hoy en día, RISC también está penetrando continuamente en el campo de los escritorios. Se espera que RISC domine el mundo en el futuro.
2. Conjunto de instrucciones extendido de CPU
Para la CPU, en términos de funciones básicas, no son muy diferentes y los conjuntos de instrucciones básicas son similares, pero muchos fabricantes Para Para mejorar un determinado aspecto del rendimiento, se desarrolló un conjunto de instrucciones extendido. El conjunto de instrucciones extendido define nuevos datos e instrucciones, que pueden mejorar en gran medida ciertos aspectos de las capacidades de procesamiento de datos, pero deben tener soporte de software.
Conjunto de instrucciones MMX
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¿Qué incluye el conjunto de instrucciones del ordenador?
Es el *** de todas las instrucciones que la computadora puede ejecutar. Describe toda la información de control y las capacidades de "juicio lógico" en la computadora. Los sistemas de instrucción de diferentes computadoras contienen diferentes tipos y números de instrucciones. Generalmente incluye instrucciones como tipo de operación aritmética, tipo de operación lógica, tipo de transferencia de datos, tipo de juicio y control, tipo de entrada y salida.
Sistema de instrucción por computadora del sistema de instrucción por computadora - tipos
Las instrucciones comunes se pueden dividir en: ①Instrucciones de procesamiento de datos: incluidas instrucciones de operación aritmética, instrucciones de operación lógica, instrucciones de cambio, instrucciones de comparación, etc. . ②Instrucciones de transferencia de datos: incluidas instrucciones de transferencia entre registros y entre registros y la memoria principal. ③Instrucciones de control del programa: incluidas instrucciones de transferencia condicional, instrucciones de transferencia incondicional, instrucciones del programa del rotor, etc. ④Instrucciones de entrada y salida: incluidas instrucciones de lectura y escritura para varios dispositivos periféricos. Algunas computadoras incluyen instrucciones de entrada y salida en la clase de instrucción de transferencia de datos. ⑤Instrucciones de gestión de estado: incluidas instrucciones de gestión para implementar funciones como protección de almacenamiento y procesamiento de interrupciones. Con el desarrollo de la arquitectura de los sistemas informáticos, algunas computadoras continúan introduciendo nuevas instrucciones. Por ejemplo, el comando "prueba de concatenación" está configurado para evitar el reingreso de subrutinas comunes en sistemas de múltiples máquinas y múltiples programas. La instrucción primero prueba el bit de bandera para determinar si se está utilizando la subrutina. Si no se usa, transfiera a la subrutina y configure la bandera para evitar que otros procesos vuelvan a ingresar. Más tarde, aparecieron instrucciones de señal (operación fotovoltaica) más potentes. Algunas computadoras también establecen instrucciones de "ejecución". La instrucción "ejecutar" ejecuta la instrucción en la ubicación de memoria determinada por el campo de dirección. Su propósito es evitar utilizar el programa para modificar directamente las instrucciones del programa. Esto es beneficioso para la inspección de programas y la aplicación de tecnologías como las líneas de montaje. Algunas computadoras usan una pila para implementar instrucciones de llamada de programa e instrucciones de devolución. Al llamar, coloque la dirección de retorno y varios estados y parámetros en la parte superior de la pila, de modo que el anidamiento y las llamadas recursivas de subprogramas se puedan realizar mejor y los subprogramas puedan volver a entrar. Además, algunas computadoras han solucionado muchas operaciones complejas, formando instrucciones como evaluación polinómica, inserción y retirada de colas y varias instrucciones de traducción y edición. Instrucciones vectoriales e instrucciones escalares: algunas computadoras centrales y supercomputadoras tienen sistemas de instrucción de aritmética vectorial completamente funcionales. El objeto de operación básico de las instrucciones vectoriales es un vector, es decir, un grupo de números ordenados. Si la instrucción es una operación vectorial, la instrucción determina la dirección del número del sistema de instrucciones de operación vectorial (dirección inicial de la memoria principal o número de registro vectorial) y especifica directa o implícitamente otros parámetros del vector, como el incremento y la longitud del vector. Las instrucciones vectoriales estipulan que el procesador procesa todos los componentes del vector en la misma operación, lo que puede aumentar efectivamente la velocidad de computación de la computadora. Las instrucciones que no tienen capacidades de procesamiento vectorial y solo operan con una única cantidad, es decir, un escalar, se denominan instrucciones escalares. Instrucciones privilegiadas e instrucciones de usuario: en un entorno multiusuario, el uso inadecuado de determinadas instrucciones puede provocar un caos sistémico en la máquina. Las instrucciones como protección de almacenamiento, procesamiento de interrupciones, entrada y salida, etc. se denominan instrucciones privilegiadas y los usuarios no pueden utilizarlas directamente. Por esta razón, el procesador generalmente se configura en dos estados, privilegio y usuario, o estado de administración y estado de propósito. En el estado privilegiado, el programa puede utilizar todas las instrucciones, incluidas las instrucciones privilegiadas. En el estado de usuario, sólo se permiten instrucciones sin privilegios o instrucciones de usuario. Si el usuario utiliza instrucciones privilegiadas, se producirá una interrupción ilegal. Si el usuario necesita solicitar que el sistema operativo realice determinados servicios, como entrada-salida, etc., puede utilizar "instrucciones generalizadas", o instrucciones denominadas "en supervisión", "gestión de acceso", etc.
El sistema de instrucciones de cada ordenador es diferente. ¿Qué significa? ¿Cuál es la diferencia?
Eso no está bien.