计算机组成原理--MIPS指令的表示

计算机组成原理--10.5

1.计算机中指令的表示

前言：

指令在计算机内部是用高低电平表示的，并且看上去和数的表示是一样的。实际上，指令的各个部分都可以看成数，将这些数拼在一起就构成了指令。（实际上指令和数据的存储确确实实是一样的--都是二进制数）

在接下来的学习中需要用的部分的寄存器，所以在这里先做简单引入。

寄存器$s0~$s7映射到寄存器16~23，寄存器$t0~$t7映射到寄存器8~15.(这里s和t都只是标号，在之后的学习中我们会知道，s代表保留寄存器，t代表临时寄存器)

指令格式：

指令的布局形式叫做指令格式。

MIPS指令占32位，与数据字的位数相等。

数据字的定义:数据字，由于计算机使用的信息既有指令又有数据，所以计算机字可以代表指令，也可以代表数据。如果某字代表要处理的数据，则称为 数据字；如果某字为一条指令，则称为指令字-------百度百科

MIP字段：

这是一种三地址指令，rd存放的是操作的结果。

问题：如果有些指令需要常数的参与，例如取数操作那该怎么做？

可能一开始想到的答案就是，把数放在rs,rt,rd段中，需要用常数的时候的时候，把他从去字段中取出。

但实际上，这种操作方法会出现问题，当参与操作的常数>32（2^5）时就会出现超出范围的问题。因此又希望所有指令的长度一样，又希望能够有统一的指令格式，同时还要避免出现操作的常数太小的问题.......就出现了心得指令格式：

I型指令

前面所介绍的指令类型叫做R型指令，即寄存器型指令，I型指令为用于立即数的指令

例如：

1 lw $s0,32($s3)  #取字指令
2                         #$3存放在rs中，$0存放在rt中，32存放在address字段
3                         #此时rt的意义已经发生了变化
4                         #rt：指明接收取数结果的寄存器    

四种操作方式所对应的指令格式：

（reg代表使用寄存器，address代表16位地址，n.a.代表不出现)(add和sub的op是相同的，区分他们的是funct）

通过观察可以发现，R型和I型的前三个字段长度相等，并且名称也一样；I型格式的第四个字段和R型后三个字段长度之和相等。R型和I型虽然功能不同但是却构造很相似，而相关指令在二进制表示上的相似性可以简化硬件的设计。

补充：存储程序：将指令和数据以相同的方式存储，极大的简化了计算机系统。

1）指令用数的形式表达

2）和数一样程序存储在存储器中，并且可以读写

计算机组成原理--MIPS指令的表示

原文：https://www.cnblogs.com/AlanHe/p/11625649.html