一、機器指令
每一條 機器語言 的指令叫 機器指令
全部機器指令的 集合 叫機器的 指令系統
指令由 操作碼 和 位址碼 組成，指令字長 與操作碼長度、操作數位址長度、操作數位址個數有關。
- 操作碼：指明該指令要完成的操作、對什麼類型的資料進行操作（有的指令系統還在此處說明了操作數的尋址方式），其長度可以固定，也可變化，操作碼位數随位址數減少而增加。
- 位址碼：指出指令操作數位址、結果位址、下一條指令位址。
注：
- 操作嗎并非一定如上圖所示，集中在一個區域，可以分散在指令不同字段中。
- 使用頻率高的指令用短操作碼，使用頻率低的用長操作碼，可縮短編譯時間
（1）四位址指令
格式：
在執行過程中，訪存 4 次，指令直接尋址範圍太小
由于程式計數器 PC 有計數功能，可自動形成下一條指令位址，故可得三位址指令。
（2）三位址指令
格式：
在執行過程中，訪存 4 次。
若将中間計算結果放入 CPU 寄存器中（而不放入主存），則可省去結果位址，得到二位址指令。
（3）二位址指令
格式：
在執行過程中，訪存 3 次。
若将一位操作數直接放于運算器 ACC 中，則得到一位址指令。
（4）一位址指令
格式：
在執行過程中，訪存 2 次。
（5）零位址指令
無位址碼，如 進棧出棧指令。
二、操作數類型和操作類型
1.操作數類型
- 位址：無符号整數
- 數字：定點數、浮點數、十進制數
- 字元：ASCII
- 邏輯資料
2.資料存放方式
- 任意位置開始：浪費存儲空間，訪存時間短
- 每次從一個字起始位置開始
- 按“邊界對準”存儲：從位址整數倍位置開始通路。如下圖：
3.操作類型
- 資料傳送
- 算數邏輯運算
- 移位：分算術移位、邏輯移位、循環移位
- 轉移
- 輸入輸出（對于 I/O 單獨編址的計算機，才有輸入輸出指令）
- 其他：如等待指令、停機指令等
轉移：
分無條件轉移、條件轉移、調用與傳回、陷阱與陷阱指令
- 調用與傳回指令通常配合使用
- 陷阱指令通常不提供給使用者，作為隐指令，在有意外故障時由 CPU 自動産生并執行。
三、尋址方式
尋址方式指确定本條指令的資料位址，以及下一條指令的位址的方法。
分為：
- 指令尋址
- 資料尋址
1.指令尋址
- 順序尋址：PC 自動加 1 ，形成下一條指令位址（注意，此處 “1”的含義，若指令字長 32 位元組，存儲單元 8 位元組，則此時 PC+4）
- 跳躍尋址：由轉移指令指出
2.資料尋址
（1）立即尋址
特點：形式位址 A 不是位址，而是操作數本身，又稱為立即數。
執行階段不必訪存。
（2）直接尋址
特點：形式位址 A 就是有效位址
執行階段隻訪存 1 次，但是必須通過修改 A 的值才可修改操作數位址。
（3）隐含尋址
特點：指令字中補明顯給出操作數位址，位址隐含于操作碼或某個寄存器。
其中，尋址特征部分為隐含尋址，A 為直接尋址。
有利于縮短指令字長。
（4）間接尋址
分為一次間址（如上圖）、多次間址（A 所指的還不是最終位址）。
擴大了操作數尋址範圍，利于編址程式，缺點為訪存時間長。
（5）寄存器（直接）尋址
A 為寄存器編号，操作數在 A 所指寄存器中。
執行時無需訪存，執行時間短。
（6）寄存器間接尋址
A 為寄存器編号， A 所指寄存器中存有效位址。
執行階段仍需訪存，便于編寫循環程式。
（7）基址尋址
采用專門寄存器做基址寄存器，有效位址 EA = 基址寄存器 BR 中位址 + A
（8）變址尋址
有效位址 EA = 變址寄存器 IX 中位址 + A
與基址尋址不同：
- 基址寄存器的内容由作業系統、管理程式确定，A 可變。
- 變址寄存器内容由使用者确定，A 不可變。，主要用于處理數組問題。
（9）相對尋址
其有效位址為程式計數器 PC 中的位址，與指令字中的形式位址 A 相加而得。
（10）堆棧尋址
堆棧尋址指令字中沒有形式代碼字段，屬于零位址指令。
四、RISC 技術
- RISC 精簡指令系統計算機
- CISC 複雜指令系統計算機
本文中圖檔除第一張外均為劉宏偉教授在中國大學MOOC上的課件截圖