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指令系统

指令系统是中央处理器所有指令的集合，通常一条指令可分解为操作码和地址码两部分， 操作码确定指令的操作类型，地址码确定指令所要处理操作数的位置。

寻址方式

指令系统中采用不同寻址方式的目的是扩大寻址空间并提高编程灵活性。常见的寻址方式如图 1-1 所示：

几种寻址方式比较 

（1）立即寻址方式：通常直接在指令的地址码部分给出操作数。 （2）内存寻址 直接寻址方式：在指令中直接给出参加运算的操作数或运算结果所存放的主存地址。 间接寻址方式：在指令中给出操作数地址的地址。 变址寻址方式：变址寻址就是变址寄存器中的内容加地址码中的内容即可完成寻址。 （3）寄存器寻址 寄存器直接寻址：指令在执行过程中所需要的操作数来源于寄存器。 寄存器间接寻址：寄存器存放的是操作数在主存的地址。

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2．RISC 和 CISC

RISC 和 CISC 是目前设计制造 CPU 的两种典型技术。

3．流水线

  流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。即可以同时为多条指令的不同部分进行工作，以提高各部件的利用率和指令的平均执行速度。 （1）流水线指令执行时间 标准算法：T＝第一条指令执行所需时间+（指令条数－1）×流水线周期 关于流水线的周期，我们需要知道的是，流水线周期为指令执行阶段中执行时间最长的 一段。   例如指令流水线把一条指令分为取指令、分析和执行 3 个部分，且 3 个部分的时间分别是取指令 2ns、分析 2ns 及执行 1ns。那么最长的是 2ns，因此 100 条指令全部执行完毕所需要的时间就是（2ns+2ns+1ns）+（100－1）2ns=203ns。 （2）流水线的技术指标 吞吐率：指的是计算机中的流水线在特定的时间内可以处理的任务数量。TP=n/Tk（n 为指令条数，TK 为流水线方式时间），其中理论上的最大吞吐率是：1/流水线周期。 加速比：完成一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比称为流水线的加速比。S=TS/Tk（TS 为顺序执行时间，TK 为流水线方式时间）。 流水线的效率指的是流水线的设备利用率。

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