指令格式

指令（机器指令）是指示计算机执行某种操作的命令

一台计算机的所有指令的集合构成该机的指令系统，也称指令集

指令系统是计算机的主要属性，位于硬件和软件的交界面上

指令的基本格式

一条指令就是机器语言的一个语句，一条指令通常包括操作码字段 + 地址码字段：

• 操作码：该指令应该执行什么性质的操作以及具有何种功能

  操作码是识别指令、了解指令功能及区分操作数地址内容的组成和使用方法等的关键信息

• 地址码：给出被操作的信息（指令或数据）的地址，包括参加运算的一个或多个操作数所在的地址、运算结果的保存地址、程序的转移地址、被调用的子程序的入口地址等

关于指令的长度有：

• 指令的长度是指一条指令中所包含的二进制代码的位数

• 指令字长取决于操作码的长度、操作数地址码的长度、操作数地址的个数

• 指令长度与机器字长没有固定的关系，它可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长

• 指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令，指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令，指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令

若所有指令的长度都是相等的，则称为定长指令字结构，定字长指令的执行速度快，控制简单

若各种指令的长度随指令功能而异，则称为变长指令字结构

因为主存一般是按字节编址的，所以指令字长多为字节的整数倍

零地址指令

只给出操作码 OP，没有显式地址，这种指令有两种可能：

1. 不需要操作数的指令，如空操作指令、停机指令、关中断指令等

2. 零地址运算类指令仅用在堆栈计算机中，操作数隐含地从栈弹出，运算完再隐含地压入堆栈

一地址指令

有操作码 OP + 一个操作数地址，同样有两种可能：

1. 只有目的操作数的单操作数指令：

   按 $A_1$ 地址读取操作数，进行 OP 操作后，结果存回原地址

   指令含义：$OP(A_1)\to A_1$，如操作码含义是加 1、减 1、求反、求补等

2. 隐含约定目的地址的双操作数指令：

   按指令地址 $A_1$ 可读取源操作数，另一个操作数由累加器 ACC 提供，运算结果存放在 ACC 中

   指令含义：$(ACC)OP(A_1)\to ACC$，若指令字长为 32 位，操作码占 8 位，则 1 个地址码字段占 24 位，寻址 $2^{24}$

二地址指令

有操作码 OP + 两个操作数地址

指令含义：$(A_1)OP(A_2)\to A_1$，给出目的操作数和源操作数的地址，其中目的操作数地址用于保存运算结果

若指令字长为 32 位，操作码占 8 位，两个地址码字段各占 12 位，寻址 $2^{12}$

三地址指令

有操作码 OP + 三个操作数地址

指令含义：$(A_1)OP(A_2)\to A_3$，第三个操作数地址用于保存运算结果

若指令字长为 32 位，操作码占 8 位，3 个地址码字段各占 8 位，寻址 $2^8$

若地址字段均为主存地址，则完成一条三地址需要 4 次访问存储器，取指 1、取数 2、放结果 1

四地址指令

指令含义：$(A_1)OP(A_2)\to A_3,A_4=\mathrm{下}\mathrm{一}\mathrm{条}\mathrm{将}\mathrm{要}\mathrm{执}\mathrm{行}\mathrm{指}\mathrm{令}\mathrm{的}\mathrm{地}\mathrm{址}$

若指令字长为 32 位，操作码占 8 位，4 个地址码字段各占 6 位，寻址 $2^6$

定长操作码指令格式

定长操作码指令在指令字的最高位部分分配**固定的若干位（定长）表示操作码**

一般 n 位操作码字段的指令系统最大能够表示 $2^n$ 条指令

定长操作码对于简化计算机硬件设计，提高指令译码和识别速度很有利

当计算机字长为 32 位或更长时，这是常规用法

扩展操作码指令格式

为了在指令字长有限的前提下仍保持比较丰富的指令种类，可采取可变长度操作码，即操作码字段的位数不固定，且分散地放在指令字的不同位置上，这将增加指令译码和分析的难度，使控制器的设计复杂化

最常见的变长操作码方法是扩展操作码，它使操作码的长度随地址码的减少而增加，从而在满足需要的前提下，有效地缩短指令字长

指令字长为 16 位，其中 4 位为操作码 OP，另有 3 个 4 位长的地址，操作码定长则只有 16 条指令

如果使用扩展操作码：

1. 三地址指令为 15 条，1111 留作扩展操作码之用

2. 二地址指令为 15 条，1111 1111 留作扩展操作码之用

3. 一地址指令为 15 条，11111111 1111 留作扩展操作码之用

4. 零地址指令为 16 条

5. 这就从定长指令定长操作的 16 条指令变成定长指令不定长操作的 61 条指令

还有其他多种扩展方法，如 15 条三地址指令、12 条二地址指令、63 条一地址指令和 16 条零地址指令，共 106 条指令

在设计扩展操作码指令格式时，必须注意以下两点:

1. 不允许短码是长码的前缀，即短操作码不能与长操作码的前面部分的代码相同

2. 各指令的操作码一定不能重复

也可以对使用频率较高的指令分配较短的操作码，对使用频率较低的指令分配较长的操作码，减少指令译码和分析的时间

考点追踪：扩展操作码的设计（2016、2017）

1. 核心原则：短码不能是长码的前缀（Huffman 编码思想）。2. 若指令字长为 $16$ 位，每个地址码 $4$ 位，则三地址指令最多 $15$ 条，剩余 $1$ 个前缀留给二地址指令，以此类推。

核心结论：操作码扩充公式 (2025 必备)

若已知三地址指令 $M$ 条（地址位共 3 个，各 $k$ 位），则：

• 可扩展的二地址指令最大数 = $(2^k-M)\times 2^k$。

• 目的是将剩余的“前缀”分配给下一级。

指令的操作类型

1. 数据传送：通常有寄存器之间的传送、从内存单元到 CPU 寄存器、从 CPU 寄存器写数据到内存单元等

2. 算术和逻辑运算：主要有加、减、比较、乘、除、加 1、减 1、与、或、取反、异或等

3. 移位操作：移位指令主要有算法移位、逻辑移位、循环移位等

4. 转移操作（程序控制类指令）：

   转移指令主要有无条件转移、条件转移、调用、返回、陷阱等

   1. 无条件转移指令：在任何情况下都执行转移操作

   2. 而条件转移指令：在特定条件满足时才执行转移，转移条件一般是某个标志位的值，或两个或两个以上的标志位组合

   3. 调用指令和转移指令的区别：执行调用指令时必须保存下一条指令的地址（返回地址），当子程序执行结束时，根据返回地址返回到主程序继续执行；而转移指令则不返回执行

5. 输入输出操作：用于完成 CPU 与外部设备交换数据或传送控制命令及状态信息

选择题：中断隐指令是由硬件实现的，并不是指令系统中存在的指令，更不可能属于程序控制类指令

选择题：特权指令是指仅用于操作系统或其他系统软件的指令，为确保系统与数据安全起见，这类指令不提供给用户使用

综合应用题

题目：一处理器中共有 32 个寄存器，使用 16 位立即数，其指令系统结构中共有 142 条指令。在某个给定的程序中，20% 的指令带有一个输入寄存器和一个输出寄存器；30% 的指令带有两个输入寄存器和一个输出寄存器；25% 的指令带有一个输入寄存器、一个输出寄存器、一个立即数寄存器；其余 25% 的指令带有一个立即数输入寄存器和一个输出寄存器

1. 对于以上 4 种指令类型中的任意一种指令类型来说，共需要多少位？指令系统结构要求所有指令长度必须是 8 的整数倍

2. 与使用定长指令集编码相比，当采用变长指令集编码时，该程序能够少占用多少存储器空间？

解答：

1. 因为无法计算不定长操作码，所以这里计算定长操作码，142 条指令需要 7 位（答案写 8 位），32 个寄存器需要 5 位，16 位立即数需要 16 位

   1. 一个输入寄存器和一个输出寄存器：7 + 5 + 5 = 17 对齐后为 24

   2. 两个输入寄存器和一个输出寄存器：7 + 5 + 5 + 5 = 22 对齐后为 24

   3. 一个输入寄存器、一个输出寄存器、一个立即数寄存器：7 + 5 + 5 + 16 = 33 对齐后 40

   4. 一个立即数输入寄存器和一个输出寄存器：7 + 16 + 5 = 28 对齐后 32

2. 由于最长是 40 位，所以定长要使用 40 位；变长时 20% × 24 + 30% × 24 + 25% × 40 + 25% × 32 = 30 少用了 25% 的空间

指令的寻址方式

指令寻址和数据寻址

寻址方式是指寻找指令或操作数有效地址的方式，即确定本条指令的数据地址及下一条待执行指令的地址的方法

指令中的地址码字段并不代表操作数的真实地址，这种地址称为形式地址（A），可以是寄存器编号或者内存地址

形式地址结合寻址方式，可以计算出操作数在存储器中的真实地址，这种地址称为有效地址（EA）

寻址方式分为指令寻址和数据寻址两大类：寻找下一条将要执行的指令地址称为指令寻址；寻找操作数的地址称为数据寻址

指令寻址

指令寻址方式有两种：一种是顺序寻址方式，另一种是跳跃寻址方式

1. 顺序寻址：通过程序计数器（PC）加 1 个指令字长，自动形成下一条指令的地址

2. 跳跃寻址通过转移类指令实现：

   所谓跳跃，是指下条指令的地址码不由程序计数器给出，而由本条指令计算出下条指令地址

   注意：状态寄存器和操作数的控制是否跳跃，而跳跃到的地址分为绝对地址和相对地址，跳跃的结果是当前指令修改 PC 值，所以下一条指令仍然通过程序计数器给出

数据寻址

数据寻址是指如何在指令中表示一个操作数的地址，如何用这种表示得到操作数或怎样计算出操作数的地址

数据寻址的方式较多，通常在指令字中设一个字段来指明属于哪种寻址方式，由此可得指令的格式如下所示：

选择题：采用不同寻址方式的目的是缩短指令字长，扩大寻址空间，提高编程的灵活性，但也提高了指令译码的复杂度

常见的数据寻址方式

隐含寻址

这种类型的指令不明显地给出操作数的地址，而在指令中隐含操作数的地址

例如，规定累加器（ACC）作为第二操作数地址，，累加器（ACC）对单地址指令格式来说是隐含寻址

隐含寻址的优点是有利于缩短指令字长；缺点是需增加存储操作数或隐含地址的硬件

立即（数）寻址

这种类型的指令的地址字段指出的是操作数本身，又称立即数，数据采用补码形式存放

立即寻址的优点是指令在执行阶段不访问主存，指令执行时间最短；缺点是 A 的位数限制了立即数的范围

注意：在定长指令字时，立即数取址执行速度最快；但在变长指令字时，寄存器寻址执行速度最快，因为读代码也要时间

直接寻址

指令字中的形式地址 A 是操作数的真实地址 EA，即 EA = A

直接寻址的优点是简单，指令在执行阶段仅访问一次主存，不需要专门计算操作数的地址；缺点是 A 的位数决定了该指令操作数的寻址范围，操作数的地址不易修改

间接寻址

间接寻址是指，指令的地址字段给出的形式地址是操作数有效地址所在的存储单元的地址，即 EA =(A)

间接寻址可以是一次间接寻址，还可以是多次间接寻址

主存字第一位为 1 时，表示取出的仍不是操作数的地址，即多次间址；主存字第一位为 0 时，表示取得的是操作数的地址

优点：可扩大寻址范围（有效地址 EA 的位数大于形式地址 A 的位数），便于编制程序（方便地完成子程序返回）

缺点：指令在执行阶段要多次访存，由于访问速度过慢，这种寻址方式并不常用

注意：一般问到扩大寻址范围时，通常指的是寄存器间接寻址

寄存器寻址

寄存器寻址是指在指令字中直接给出操作数所在的寄存器编号，即 $EA=R_i$，其操作数在由 $R_i$ 所指的寄存器内

优点：指令在执行阶段不访问主存，只访问寄存器，指令字短且执行速度快，支持向量 / 矩阵运算

缺点：寄存器价格昂贵，计算机中的寄存器个数有限

寄存器间接寻址

寄存器间接寻址是指在寄存器 $R_i$ 中给出的是操作数所在主存单元的地址，即 $EA=(R_i)$

寄存器间接寻址的特点：比一般间接寻址速度更快，但指令的执行阶段需要访问主存

相对寻址

相对寻址是把程序计数器 PC 的内容加上形式地址 A 而形成操作数的有效地址，即 EA = (PC) + A，其中 A 是相对于当前指令地址的位移量，可正可负，补码表示

操作数的地址随 PC 值的变化而变化，且与指令地址之间总是相差一个固定值，因此便于程序浮动，广泛应用于转移指令

注意：读完指令后 PC 会增加，转移时根据增加后的 PC 来转移，如 JMP A 指令地址为 X 长度 2B，则会跳到 X + 2 + A 处

选择题：在多道程序设计中，各个程序段被加载的内存是浮动的，当程序的存放区域被改变，要求其执行不受影响，使用相对地址可以实现

考点追踪：常用寻址方式对比（2012、2014、2015、2017、2018、2021、2024）

1. 立即寻址：速度最快，但数据大小受限。2. 相对寻址：$EA=(PC)+\mathrm{偏}\mathrm{移}\mathrm{量}$。注意读指后 PC 已增。常用于跳转语句，实现程序浮动。3. 基址寻址：$EA=(BR)+A$。由 OS 管理，利于多道程序运行。4. 变址寻址：$EA=(IX)+A$。由用户管理，专为数组/循环设计。

相对寻址避坑指南：PC 的值是多少？

1. 核心逻辑：$P{C}_{current}=P{C}_{\mathrm{指}\mathrm{令}\mathrm{起}\mathrm{始}}+\mathrm{指}\mathrm{令}\mathrm{长}\mathrm{度}$。

2. 计算陷阱：跳转目标地址 = $(PC+\mathrm{指}\mathrm{令}\mathrm{长}\mathrm{度})+\mathrm{偏}\mathrm{移}\mathrm{量}$。

3. 汇编层面：偏移量通常是补码，注意正负跳转。

基址寻址

基址寻址是指将 CPU 中基址寄存器（BR）的内容加上形式地址 A 而形成操作数的有效地址，即 EA=(BR)+ A

其中基址寄存器既可采用专用寄存器，又可采用通用寄存器

基址寄存器是面向操作系统的，内容由操作系统或管理程序确定，用于解决程序逻辑空间与存储器物理空间的无关性

在程序执行过程中，基址寄存器的内容不变（作为基地址），形式地址可变（作为偏移量）

采用通用寄存器作为基址寄存器时，可由用户决定哪个寄存器作为基址寄存器，但其内容仍由操作系统确定

优点：可扩大寻址范围；用户不必考虑自己的程序存于主存的哪个空间区域，因此有利于多道程序设计，并可用于编制浮动程序，但偏移量（形式地址 A）的位数较短

思考：基址就是一个程序的基地址，程序内的每个数据都是根据基地址来寻址的，当程序装入不同内存变了改一下基址就行

变址寻址

变址寻址是指有效地址 EA 等于形式地址 A 与变址寄存器 IX 的内容之和，即 EA = (IX) + A，其中 IX 为变址寄存器（专用），也可用通用寄存器作为变址寄存器

变址寄存器是面向用户的，变址寄存器的内容可由用户改变，形式地址 A 不变，偏移量的位数足以表示整个存储空间

优点：可扩大寻址范围；可令 A 为数组的首地址，变址寄存器 IX 为数组的索引；特别适合编制循环程序

基址寻址面向系统，主要用于为多道程序或数据分配存储空间，内容通常由操作系统或管理程序确定，其值不可变，指令字中的 A 是可变的

变址寻址立足于用户，主要用于处理数组问题，变址寄存器的内容由用户设定，其值可变，而指令字中的 A 是不可变的

堆栈寻址

堆栈是存储器中一块特定的、按后进先出原则管理的存储区，读/写单元的地址用一个特定的寄存器给出称为堆栈指针

堆栈可分为硬堆栈与软堆栈两种：

1. 寄存器堆栈又称硬堆栈，寄存器堆栈的成本较高，不适合做大容量的堆栈

2. 从主存中划出一段区域来做堆栈是最合算且最常用的方法，这种堆栈称为软堆栈

堆栈结构的计算机系统中，大部分指令表现为无操作数指令，因为其操作数都通过堆栈寄存器隐含使用了堆栈

如 ADD 加法指令就是从堆栈中弹出两个操作数，运算完后再把结果压入堆栈

总结

考点追踪：寻址方式的访存次数

1. 立即寻址：$0$ 次（执行段）。2. 直接寻址/寄存器间接寻址：$1$ 次。3. 间接寻址：$2$ 次或更多。4. 寄存器寻址：$0$ 次。注意：所有寻址在“取指”阶段都至少有 $1$ 次访存。

X86 汇编指令入门

相关寄存器

X86 处理器中有 8 个 32 位的通用寄存器，为了向后兼容 EAX、EBX、ECX、EDX 的高低两位字节可以独立使用，E 为 Extended 表示 32 位的寄存器，寄存器的名称与大小写无关，既可以用 EAX，又可以用 eax

除 EBP 和 ESP 外（用于堆栈不可乱用），其他几个寄存器的用途是比较任意的

寻址模式和内存分配

寻址模式

X86 提供了一种灵活的内存寻址方式，如 mov 用于在内存和寄存器之间移动数据，第一个是目的地址，第二个是源地址

注意：最多只能利用两个 32 位寄存器和一个 32 位的有符号常数相加计算出一个内存地址

mov eax, [ebx]  ;将 ebx 值指示的内存地址中的 4 子节传送到 eax

mov [var], ebx  ;将 ebx 值传送到 var 的值指示的内存地址中

mov eax, [esi - 4]  ;将 esi - 4 值指示的内存地址中的 4 字节传送到 eax

mov [esi + eax], cl  ;将 cl 值传送到 esi + eax 值指示的内存地址中

mov edx, [esi + 4 * ebx]  ;将 esi + 4 * ebx 值指示的内存中的 4 字节传送到 edx



mov eax, [ebx - ecx]  ;错误，只能用加法

mov [eax + esi + edi], ebx  ;错误，最多只能有两个寄存器参与运算

数据类型长度规定

汇编语言中声明内存大小时，一般显式地使用 DB（Data Byte)、DW（Word，2Bytes）、DD（Double Word，4Bytes）分配内存

为了区分常数 2 的占位，X86 提供了三个指示规则标记，分别为 BYTE PTR、WORD PTR、DWORD PTR

a:db 0  ;分配单字节内存

b:dw 0  ;分配双字节内存

c:dd 0  ;分配四字节内存



mov byte ptr [ebx], 2  ;将 2 以单字节形式传送到 ebx 值指示的内存地址中

mov word ptr [eb×], 2  ;将 2 以双字节形式传送到 ebx 值指示的内存地址中

mov dword ptr [ebx], 2  ;将 2 以四字节形式传送到 ebx 值指示的内存地址中

常用命令

汇编指令通常可以分为数据传送指令、逻辑计算指令和控制流指令，以下用于操作数的标记分别表示寄存器、内存和常数

1. <reg>：表示任意寄存器，若其后带有数字，则指定其位数

   <reg32> 表示 32 位寄存器；<reg16> 表示 16 位寄存器；<reg8> 表示 8 位寄存器

2. <mem>：表示内存地址

3. <con>：表示 8 位、16 位或 32 位常数

   <con8> 表示 8 位常数；<con16> 表示 16 位常数；<con32> 表示 32 位常数

对同一指令的不同用途有多种编码方式，比如 mov 指令就有 28 种机内编码，用于不同操作数类型或用于特定寄存器

mov ax, <con16>  ;机器码为 B8H

mov al, <con8>  ;机器码为 BOH

应用题：可使用溢出自陷指令让 CPU 检查溢出标志 OF，如果溢出 OF = 1 就会调用溢出异常处理程序

数据传送指令

1. mov 指令：将第二个操作数复制到第一个操作数，但不能用于直接从内存复制到内存

   
   mov <reg>, <reg>
   
   mov <reg>, <mem>
   
   mov <mem>, <reg>
   
   mov <reg>, <con>
   
   mov <mem>, <con>
   
   
   
   mov eax, ebx
   
   mov byte ptr [var], 5  ;将 5 保存到 var 值指示的内存地址的一字节中

2. push 指令：push 指令将操作数压入内存的栈，ESP 是栈顶，压栈前先将 ESP 值减 4，然后将操作数压入 ESP 指示的地址

   
   push <reg32>
   
   push <mem>
   
   push <con32>
   
   
   
   push eax
   
   push [var]  ;将 var 值指示的内存地址的 4 字节值压栈

3. pop 指令：pop 指令执行的是出栈工作，出栈前先将 ESP 指示的地址中的内容出栈，然后将 ESP 值加 4

   
   pop <reg32>
   
   pop <mem>
   
   
   
   pop edi
   
   pop [ebx]  ;弹出栈顶元素送到 ebx 值指示的内存地址的 4 字节中

算术和逻辑运算指令

1. add/sub 指令：add 指令将两个操作数相加，相加的结果保存到第一个操作数中；sub 指令用于两个操作数相减，相减的结果保存到第一个操作数中

   
   add <reg>, <reg> / sub <reg>, <reg>
   
   add <reg>, <mem> / sub <reg>, <mem>
   
   add <mem>, <reg> / sub <mem>, <reg>
   
   add <reg>, <con> / sub <reg>, <con>
   
   add <mem>, <con> / sub <mem>, <con>
   
   
   
   sub eax, 10
   
   add byte ptr [var], 10

2. inc/dec 指令：inc、dec 指令分别表示将操作数自加 1、自减 1

   
   inc <reg> / dec <reg>
   
   inc <mem> / dec <mem>
   
   
   
   dec eax
   
   inc dword ptr [var]

3. imul 指令：带符号整数乘法指令，它有两种格式：

   1. 两个操作数：将两个操作数相乘，并将结果保存在第一个操作数中，第一个操作数必须为寄存器

   2. 三个操作数：将第二个和第三个操作数相乘，并将结果保存在第一个操作数中，第一个操作数必须为寄存器

   
   imul <reg32>, <reg32>
   
   imul <reg32>, <mem>
   
   imul <reg32>, <reg32>, <con>
   
   imul <reg32>, <mem>, <con>
   
   
   
   imul eax, [var]  ;eax <- eax * [var]
   
   imul esi, edi, 25  ;esi <- edi * 25

   两个 32 位数值相乘，积是 64 位，若其高 33 位不是全为零（正）或全为一（负），就表示溢出，则 OF = 1

4. idiv 指令：带符号整数除法指令，只有一个操作数除数，被除数为 edx:eax 中的内容 64 位，商送到 eax，余数则送到 edx

   
   idiv <reg32>
   
   idiv <mem>
   
   
   
   idiv ebx
   
   idiv dword ptr [var]

5. and/or/xor 指令：分别是逻辑与、逻辑或、逻辑异或指令，用于位操作，操作结里放在第个操作数中

   
   and <reg>, <reg> / or <reg>, <reg> / xor <reg>, <reg>
   
   and <reg>, <mem> / or <reg>, <mem> / xor <reg>, <mem>
   
   and <mem>, <reg> / or <mem>, <reg> / xor <mem>, <reg>
   
   and <reg>, <con> / or <reg>, <con> / xor <reg>, <con>
   
   and <mem>, <con> / or <mem>, <con> / xor <mem>, <con>
   
   
   
   and eax, 0fH  ;eax &= 0x0f
   
   xor edx, edx  ;置 0

6. not 指令：位翻转指令，将操作数中的每一位翻转，即 0→1、1→0

   
   not <reg>
   
   not <mem>
   
   
   
   not byte ptr [var]  ;将 var 值指示的内存地址的一字节的所有位翻转

7. neg 指令：取负指令

   
   neg <reg>
   
   neg <men>
   
   
   
   neg eax  ;eax <- -eax

8. shl/shr 指令：shl 为逻辑左移，shr 为逻辑右移，第一个操作数表示被操作数，第二个操作数指示移位的位数

   
   shl <reg>, <con8> / shr <reg>, <con8>
   
   shl <mem>, <con8> / shr <mem>, <con8>
   
   shl <reg>, <cl> / shr <reg>, <cl>
   
   shl <mem>, <c1> / shr <mem>, <cl>
   
   
   
   shl eax, 1
   
   shr ebx, cl

控制流指令

X86 处理器维持着一个指令指针 IP 它指向下一条指令的首地址，当一条指令取出后，此指针自动指向下一条指令

IP 寄存器不能直接操作，但可以用控制流指令更新，通常用标签指示程序中的指令地址，可在任何指令前加入标签

mov esi, [ebp + 8]

begin: xor ecx, ecx  ;标记，用于控制流指令的跳转

mov eax, [esi]

1. jmp 指令：控制 IP 转移到 label 所指示的地址

   
   jmp <label>
   
   jmp begin  ;跳转到 begin 标记的指令执行

2. jcondition 指令：条件转移指令，它依据处理机状态字中的一系列条件状态转移（状态寄存器）

   
   je <label> (jump when equal)
   
   jne <label> (jump when not equal)
   
   jz <label> (jump when last result was zero)
   
   jg <label> (jump when greater than)
   
   jge <label> (jump when greater than or equal to)
   
   jl <label> (jump when less than)
   
   jle <label> (jump when less than or equal to)

核心结论：跳转指令与标志位的对应 (2025 重点)

• je / jz: $ZF=1$ (结果为 0 / 相等)

• jne / jnz: $ZF=0$ (结果非 0 / 不相等)

• jg (有符号大于): $ZF=0$ 且 $SF=OF$

• jl (有符号小于): $SF\ne OF$

cmp eax, ebx

jle done ;如果 eax 的值小于等于 ebx 值，跳转到 done

3. cmp 指令：用于比较两个操作数的值，并根据比较结果设置处理机状态字中的条件码，通常与 jcondition 搭配

   
   cmp <reg>, <reg>
   
   cmp <reg>, <mem>
   
   cmp <mem>, <reg>
   
   cmp <reg>, <con>

4. call/ret 指令：用于实现子程序（过程、函数等）的调用及返回

   call 指令首先将当前执行指令地址的下一个指令地址入栈，然后无条件转移到由标签指示的指令

   ret 指令实现子程序的返回机制，ret 指令弹出栈中保存的指令地址，然后无条件转移到保存的指令地址执行

   
   fun:
   
   mov eax, 0x6021  ;设置返回值
   
   ret  ;返回，跳转到栈定存放的地址
   
   
   
   call fun  ;将下面指令的地址入栈，跳转到 fun
   
   mov ebx, eax

CISC 和 RISC 的基本概念

指令系统朝两个截然不同的方向的发展：

1. 增强原有指令的功能，设置更为复杂的新指令实现软件功能的硬化，称为复杂指令系统计算机 CISC，有 X86 架构

2. 减少指令种类和简化指令功能，提高指令的执行速度，称为精简指令系统计算机 RISC，有 ARM、MIPS 架构

复杂指令系统计算机（CISC）

随着超大规模集成电路（VLSI）技术的发展，硬件成本不断下降，软件成本不断上升，促使人们在指令系统中增加更多、更复杂的指令，以适应不同的应用领域（即指令功能尽可能强）

CISC 的主要特点如下：

1. 指令系统复杂庞大，指令数目一般为 200 条以上

2. 指令的长度不固定，指令格式多，寻址方式多

3. 可以访存的指令不受限制

4. 各种指令使用频度相差很大

5. 各种指令执行时间相差很大，大多数指令需多个时钟周期才能完成

6. 控制器大多数采用微程序控制，有些指令非常复杂，以至于无法采用硬连线控制

7. 难以用优化编译生成高效的目标代码程序

命令频率相差悬殊 20% 的简单的指令约占整个程序的 80%；而 80% 的指令约占整个程序的 20%，于是 RISC 随之诞生

精简指令系统计算机（RISC）

中心思想是要求指令系统简化，尽量使用寄存器-寄存器操作指令，指令格式力求一致

RISC 的主要特点如下：

1. 选取使用频率最高的一些简单指令，复杂指令的功能由简单指令的组合来实现

2. 指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少

3. 只有 Load / Store（取数/存数）指令访存，其余指令的操作都在寄存器之间进行

4. CPU 中通用寄存器的数量相当多

5. RISC 一定采用指令流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成

6. 以硬布线控制为主，不用或少用微程序控制

7. 特别重视编译优化工作，以减少程序执行时间

从指令系统兼容性看，CISC 大多能实现软件兼容，即高档机包含了低档机的全部指令，并可加以扩充；而大多数 RISC 机不能与老机器兼容，但 RISC 具有更强的实用性，是未来处理器的发展方向

现代 CISC 结构的 CPU 已经融合了很多 RISC 的成分，性能差距已经越来越小，CISC 可以提供更多的功能是程序设计需要的

CISC 和 RISC 的比较

和 CISC 相比，RISC 的优点主要体现在以下几点：

1. RISC 更能充分利用芯片的面积，CISC 的控制存储器占 CPU 芯片面积达 50% 以上，而 RISC 的硬布线逻辑只占 CPU 芯片面积的 10% 左右

2. RISC 更能提高运算速度，指令数、寻址方式和指令格式种类少 + 多个通用寄存器 + 流水线技术

3. RISC 便于设计，可降低成本，提高可靠性，RISC 指令系统简单，因此机器设计周期短；其逻辑简单，因此可靠性高

4. RISC 有利于编译程序代码优化，编译程序容易选择更有效的指令和寻址方式，适当地调整指令顺序，令代码执行更高效化

考点追踪：CISC 与 RISC 的核心区别（2010、2013、2017、2024）

1. RISC：指令等长、仅 Load/Store 访存、寄存器多、硬布线控制、流水线效率高。2. CISC：指令耗时差异大、寻址方式极多、微程序控制、访存指令不受限。3. 考点常在于识别某一特性属于哪种架构。

核心结论：Load/Store 架构 (2025 必备)

1. 含义：只有 Load (取数) 和 Store (存数) 指令可以直接访问内存。

2. 目的：简化指令设计，常规运算（如 ADD, SUB）必须在寄存器间进行，这使得指令长度易于统一（定长）。

常见问题

1. 简述各常见指令寻址方式的特点和适用情况

   立即寻址操作数获取便捷，通常用于给寄存器赋初值

   直接寻址相对于立即寻址，缩短了指令长度

   间接寻址扩大了寻址范围，便于编制程序，易于完成子程序返回

   寄存器间接寻址扩大了寻址范围，寄存器寻址的指令字较短，指令执行速度较快

   基址寻址扩大了操作数寻址范围，适用于多道程序设计，常用于为程序或数据分配存储空间

   变址寻址主要用于处理数组问题，适合编制循环程序

   相对寻址用于控制程序的执行顺序、转移等

2. 装入/存储（Load / Store）型指令有什么特点？

   装入/存储型指令是用在规整型指令系统中的一种通用寄存器型指令风格，在 RISC 指令系统中较为常见

   为了规整指令格式，使指令具有相同的长度，规定只有 Load / Store 指令才能访问内存

   因为寄存器编号较短，而主存地址位数较长，通过某种方式可使运算指令和访存指令的长度一致

   这种装入/存储型风格的指令系统的最大特点是，指令格式规整，指令长度一致，一般为 32 位

   与一般通用寄存器型指令风格相比，其程序长度会更长，因为会包含许多装入和存储指令