直接上幹貨，廢話不多說。
大綱：
1、機器指令的基本格式
2、位址碼結構
3、擴充操作碼
4、九種基本的資料尋址方式
5、存儲器堆棧
詳細内容：
機器指令基本格式
| 機器碼字段 | 位址碼字段 |
機器字長：值計算機能直接處理二進制資料的位數
指令字長：一條指令中包括二進制的位數
單字長指令：指令長度等于機器字長的指令
雙字長指令：指令長度等于兩個機器字長的指令
2.2 位址碼結構
1）四位址指令
| OP | A1 | A2 | A3 | A4 |
指令含義：（A1）OP（A2）->A3
A4=下一條将要執行指令的位址
注意：（A1）代表從A1位址中取出操作數，（）代表取數值操作
2）三位址指令
| OP | A1 | A2 | A3 |
指令含義：（A1）OP(A2)->A3
(pc)+1->pc
注意：程式計數器（PC）用于指出下一條指令在主存中的存放位址
3)二位址指令
| OP | A1 | A2 |
指令含義：（A1）+(A2)->A1
(pc)+1->pc
其中：A1為目的操作數位址，A2為源操作數位址
4)一位址指令
| OP | A1 |
指令含義：（Acc）OP(A1)->Acc
(pc)+1->pc
其中：Acc為；累加寄存器（Accumulator Acc）
5)零位址指令
| OP |
實作這一構想的硬體結構是堆棧
小結：該知識點主要了解好指令的含義即可
例題1（14年選擇題）
單位址指令中為了完成兩個數的算術運算，除位址碼指明的一個操作數外，另一個常需采用______
A.堆棧尋址方式 B.立即尋址方式
C.隐含尋址方式 D.間接尋址方式
分析：A選項是零位址指令的情況，堆棧成為提供操作數和儲存運算結果的唯一場所。B，D選項不屬于這5種指令的情況，因為Ai就代表了操作數位址，是以二位址、三位址、四位址指令都是直接尋址方式，正确答案是C,單位址指令的隐含操作數存放在專門的寄存器中，即Acc.
2.3 擴充操作碼（重點）
優點：既能充分利用指令的各個字段，又能在不增加指令長度的情況下擴充操作碼的位數，使它能表示更多的指令。
例題2（14年綜合題）
設指令字長為16位，每個操作數的位址碼為6位，指令有零位址，一位址、二位址3種格式
設指令系統的操作碼長度和位置固定，若零位址指令有M中，一位址指令有N種，則二位址指令最多有幾種？
若采用擴充操作碼技術，二位址指令最多有幾條？
采用擴充操作碼技術，若二位址指令有P條，零位址指令有Q條，則一位址指令最多有幾種？
解：（1）由題意知這是個定長操作碼，指令字長16位,操作數位址碼Ai為6位，是以可以畫出零位址、一位址、二位址的指令格式
4位
| OP |
指令格式： 零位址
4位 6位
| OP | A1 |
一位址
4位 6位 6位
| OP | A1 | A2 |
二位址
其中零位址指令M條，一位址指令N條。我們知，指令的操作碼長度固定為4位，最多可表示出2^4=16條指令。也即16條=M+N+P(其中P為二位址指令條數)，是以P=16-M-N。
擴充操作碼的指令格式：
16位
| OP |
指令格式： 零位址
10位 6位
| OP | A1 |
一位址
4位 6位 6位
| OP | A1 | A2 |
二位址
（2）采用擴充操作碼，則操作碼的長度不固定。二位址指令的操作碼為4位，本來最多可表示16條二位址指令。但是由于是擴充操作碼，至少要留一個二位址指令作為擴充視窗，來形成一位址指令。是以二位址指令最多有：
16-1=15條
（3）同樣也是采用擴充操作碼。我們知，每條二位址指令用來擴充形成一位址指令，可以造出2^6條一位址指令。同理，每條一位址指令用來擴充形成零位址指令，可以造出2^6條零位址指令。
現在題目問一位址指令最多有幾種，那麼我們應該轉成求最多有多少條二位址指令可供擴充，因為每多一條二位址指令，就能多出2^6條一位址指令。
題目已經告訴我們有二位址指令P條，這P條是不能作為擴充視窗的，那麼剩下的（2^4-p）條指令都能作為一位址的擴充視窗，也即最多可以造出（2^4-p）*2^6條一位址指令。
看似題目求到這就求完了，但是題目還告訴了我們零位址指令有Q條，說明同樣需要用一位址指令用來擴充成零位址指令，那麼不用來擴充的一位址指令條數記為R條才是我們最終要求的答案（因為用來擴充的一位址指令都成最後的零位址指令了）
這裡滿足一個等式：[（2^4-p）*2^6-R]*2^6=Q
由該等式求得R=(2^4-p)*2^6-ceil(Q/2^6),其中ceil代表向上取整
注：這道題非常有代表性，幾乎涵蓋的定長操作碼和擴充操作碼考題的知識點，務必要掌握并了解透徹，該題了解了，其他類似的題就很簡單了。
練習題：
練習題1（05年真題問答題）：設指令長度為二進制16位，位址長度為4位，請設計一指令系統，使分别具有零位址、一位址和二位址的指令（要求指令條數最多）
提示：要使指令條數最多，那麼要求不進行擴充的指令要盡可能的多，也即二位址指令留一條指令作為擴充視窗，同理一位址指令也隻留一條指令作為擴充視窗。
練習題2（06年綜合題）：假設某機器的指令的長度為16位，包括4位基本操作碼字段和三個4位位址段，請設計具有15條三位址指令，15條二位址，15條一位址和16條零位址的指令格式。
提示：稍微分析一下題目條件，15條三位址指令，15條二位址，15條一位址，16條零位址，這不就是指令條數最多的情況嗎，和05年的那題其實是一個意思，這兩道題是同一道題，隻不過換了一種說法。
2.4 基本的資料尋址方式（9種）【超級重點，必考考點】
| 尋址方式 | 有效位址 | 用途及特點 |
| 立即尋址 | 通常用于給寄存器賦初值 | |
| 隐含尋址 | 縮短指令字長 | |
| 直接尋址 | EA=A | |
| 間接尋址 | EA=（A） | 擴大尋址範圍，易于完成程式傳回 |
| 寄存器尋址 | EA=Ri | 減少指令字的長度，執行速度快 |
| 寄存器間接尋址 | EA=(Ri) | 擴大尋址範圍 |
| 基址尋址 | EA=(Rb)+A | 适用于多道程式設計 |
| 變址尋址 | EA=(Rx)+A | 處理數組問題和循環程式 |
| 相對尋址 | EA=(PC)+A | 轉移指令和程式浮動 |
| 先間址再變址 | EA=(Rx)+(A) | |
| 先變址再間址 | EA=((Rx)+A) | |
| 頁面尋址 | EA=PC//A |
說明： A為形式位址，EA為有效位址，操作數S=(EA)
注：1） 基址尋址與變址尋址的差別：基址尋址中，基址寄存器中的内容由作業系統确定，使用者不可變，但偏移位址可變；
變址尋址中，變址寄存器是由使用者設定的，其值可變，但指令字的形式位址A不可變
2）相對尋址是基于程式局部性原理
3）在各種尋址方式中，指令的位址碼字段可能出現的情況:
a.寄存器編号 b.裝置端口位址 c.存儲器的單元位址 d.資料
尋址特點比較：
a.間接慢，直接快
b.記憶體慢，寄存器快，立即數更快
c.要運算的慢，不需要運算的快
d.間接的複雜，直接的簡單
e.直接的死闆，間接的靈活
f.記憶體位址長，寄存器位址短
幾種資料尋址操作數存放位置比較：
1）立即尋址的操作數：存在于指令中，隻要取出指令，也就取出了可以立即使用的操作數。
| OP | 立即數 |
從立即尋址的指令格式可以發現，指令中在操作碼字段後面的部分不是通常意義上的操作數位址，而是操作數本身。
2)寄存器尋址：操作數存放在寄存器中。根據寄存器編号Ri找到對應的操作數S=(Ri)
3)其他七種尋址：操作數都存放在主存。以直接尋址為例，通過指令的位址碼到主存的相應位置取操作數。
說明：對該知識點，應該能做到很熟悉每種尋址方式的有效位址計算方式EA,以及操作數S=(EA)。該知識點直接點和第六章的資料通路直接挂鈎，也是一個必考點，曆年大題經常把這兩個知識聯合考察，還是有一定難度，複習時應高度重視。
例題3（13年選擇題）：若指令中位址碼給出的是操作數的有效位址，這種尋址方式為（）
A.立即尋址 B.直接尋址 C.間接尋址 D.相對尋址
答案：B
例題4：電腦指令中要用到的操作數一般可來自（）部件
A.通用寄存器 B.記憶體存儲單元 C.外設接口中的寄存器 D.以上情況均可
答案：D
例題5(選自高分筆記)：某機器字長16位，主存按位元組編址，轉移指令采用相對尋址，由兩個位元組組成，第一位元組為操作碼字段，第二位元組為相對位移量字段。假定取指令時，每取一個位元組PC自動加1.若某轉移指令所在主存位址為2000H,相對位移量字段的内容為06H,則該轉移指令成功轉移後的目标位址是（）
A.2006H B.2007H C.2008H D.2009H
分析：題目說的是相對尋址，是以先寫出計算相對尋址的有效位址的式子：
EA=(PC)+A，而A是已知的，隻需确定取值後PC的值。
我們知相對尋址由程式計數器（PC）提供基準位址，本題的（PC）=2000H
由題知，轉移指令由兩個位元組組成，每取一個位元組PC自動加1，由于每條指令由兩個位元組組成，是以取指令後PC值為2002H.[(PC)+2->PC]
故EA=(PC)+A=2002H+06H=2008H
注：看清題目是字編址還是位元組編址。
說明：由該題我想再補充一點關于相對尋址的特點（課本P60）：
對于指令位址而言，操作數位址可能在指令位址之前或之後，是以，指令中給出的位移量可負、可正，通常用補碼表示。如果位移量為n位，則相對尋址的尋址範圍為：（PC）-2(n-1)~(PC)+2(n-1)-1
這是個小知識點，在課本60頁，去年綜合題的一個小問考到了，注意這給的是補碼的情況。
練習題（14年填空題）：設相對尋址的轉移指令占兩個位元組，第一位元組是操作碼，第二位元組是用補碼表示的相對位移量，若轉移指令位址為200aH,要求轉移到2002H,則該轉移指令第二位元組内容為_____
注：這裡先不給出答案，自己看清題目再稍加思考，不難得出結果。
例題6（13年真題綜合題）：
設有一台計算機，其指令長度為16位，指令格式如下：
該指令的功能是（R） ← （R）OP（M/D）
其中OP為操作碼，占5位；第一操作數R為寄存器直接尋址，第二操作數由M和D共同決定尋址方式（M為尋址方式，D為形式位址）且規定如下：
M＝000，為立即尋址，D為立即數；
M＝001，為相對尋址，D為位移量；
M＝010，為基址尋址，D為位移量；
M＝011，為寄存器間接尋址，D為寄存器号；
假定要執行的指令為加法指令（ADD），存放在002000單元中，D的值為02，該指令執行前存儲器内容如圖1所示；通用寄存器組、變址寄存器和基址寄存器内容如圖2所示。問：當M分别為以下幾種情況時，該指令執行後，結果是什麼？（要求寫出計算過程）（8分）
（1）當M＝000 時，結果是什麼？放在哪個寄存器中？
（2）當M＝001時，結果是什麼？放在哪個寄存器中？
（3）當M＝010時，結果是什麼？放在哪個寄存器中？
（4）當M＝011時，結果是什麼？放在哪個寄存器中？
圖 1 存儲器内容
圖 2 寄存器内容
分析：本題考查的知識點是資料尋址，要求考生能十分熟悉每種資料尋址的特點，并能根據不同的資料尋址做出相應的運算。
先來羅列一下已知的條件：
1)
該指令的功能是（R） ← （R）OP（M/D）
其中OP為操作碼，占5位；第一操作數R為寄存器直接尋址，第二操作數由M和D共同決定尋址方式（M為尋址方式，D為形式位址）
2)假定要執行的指令為加法指令（ADD），存放在002000單元中，D的值為02
根據2），我們知道OP是ADD操作，指令功能進一步寫成：
（R） ← （R）ADD（M/D）
加法指令ADD有兩個操作數，第一個操作數R為寄存器直接尋址，也就是說隻要找到了所在的寄存器号Ri,那麼第一操作數的值即為S1=(Ri);
指令的8-10位是寄存器，檢視編号是001，即為R1
找到R1對應的值，即S1=(R1)=002004
第二個操作數是由（M/D）共同确定，這個就要回到問題裡面去分析，總之就是再找到第二個操作數的值S2. 然後再（S1）+(S2)->(R1),也即把最終的結果存回到R1寄存器中。
是以，本題的關鍵點就是求第二操作數S2.帶着這個問題方向回到題目中尋找答案。
（1）M=000,由題意知為立即尋址，D為立即數，且D=2.是以S2=D=2
結果S=S1+S2=002004+02=002006，結果存放在R1
(2) M=001，由題意知為相對尋址，D為位移量。
相對尋址的EA=(PC)+D,其中D=02
由記憶體位址圖知，加法指令ADD在記憶體的初始位址是（PC）=002000.
而該指令是16位（說明是兩個位元組，PC需要增加兩步），那麼當把指令取出，要執行（PC）+2->PC操作，
故EA=002002+02=002004,則S2=（EA）=001150
故結果S=S1+S2=002004+001150=03154,結果存放在R1
當CPU從存儲器中取出一個位元組時,會自動執行(PC)+1→PC。程式計數器PC在取出指令後PC=PC+1
(3)M=010，為基址尋址，D為位移量
基址尋址的EA=(Rb)+D,其中D=02
由題目中的基址寄存器圖知（Rb）=002004,由此得EA=002006
故S2=(EA)=001250,是以S=S1+S2=002004+001250=003254,存放在R1中。
(4)M=011, 為寄存器間接尋址，D為寄存器号；因為D=02，是以另一個寄存器是R2
寄存器間接尋址的EA=(Ri),故EA=(R2)=004004，則S2=(EA)=002016
是以S=S1+S2=002004+002016=00401A,存放在R1中。
練習題：某機的機器字長為16位，主存按字編址，指令格式如下：
15 10 9 8 7 0
| 操作碼 | X | D |
其中，D為位移量，X為尋址特征位。
X=00:直接尋址
X=01:用變址寄存器X1進行變址
X=10：用變址寄存器X2進行變址
X=11:相對尋址
設（PC）=1234H, (X1)=0037H (X2)=1122H (H代表十六進制)
請确定下列指令的有效位址
（1）4420H (2)2244H (3)1322H (4)3521H (5)6723H
詳解：
（1）4420=0100 01 00 0010 0000H
00表示直接尋址Addr=(A)=20H
（2）2244H=0010 00 10 0100 0100H
D=0100 0100H=44H
10表示變址寄存器X2，Addr=（X2）+D=1122H +44H
（3）1322H=0001 0 0 11 0010 0010 H
D=0010 0010 H=22H
11表示相對尋址, Addr=（PC）+D=1234H+22H
（4）3521H=0011 01 01 0010 0001H
（5）)6723H=0110 01 11 0010 0011H
D=0010 0011H=23H
Addr=（X2）+D=1122H +44H
| 1.X=00，D=20H，EA=20H 2.X=10，D=44H，EA=1122H+44H=1166H 3.X=11，D=22H，EA=1234H+22H=1256H 4.X=01，D=21H，EA=0037H+21H=0058H 5.X=11，D=23H，EA=1234H+23H=1257H |
說明：這題比較死闆，遠不如真題的靈活，畢竟沒有那麼多圖，這題隻要對各種資料尋址比較熟悉，應該是比較簡單的，先不提供答案，由自己完成。
2.5 存儲器堆棧
（1）自底向上生成（向低位址方向生成）堆棧
進棧：
（SP）+1->SP ;修改棧指針
（A）->(SP) ;将A中的内容壓入棧頂單元
出棧：
（（SP））->A ;将棧頂單元内容彈出送入A中
（SP）+1->SP ;修改棧指針
（2）自頂向下生成（向高位址方向生成）堆棧
這種堆棧與自底向上堆棧正好相反，它的棧底位址小于棧頂位址。進棧時，先令（SP）+1->SP,然後再壓入資料；出棧時，先将資料彈出，然後（SP）-1->SP
例題7（14年選擇題）：在向下生成的堆棧中，如果入棧指令PUSHX的操作定義為：(SP)+1->SP,M(X)->M(SP),則出棧指令POPX應定義為___
A.(SP)-1->SP, M(SP)->M(X) A.(SP)+1->SP, M(SP)->M(X)
C.M(SP)->M(X), (SP)-1->SP D..M(SP)->M(X), (SP)+1->SP
答案：C