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第4章 计算机的核心部件——处理器
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【学习指南】
主要内容：
处理器=中央处理器（Central Processing Unit）=CPU
处理器是计算机的核心部件。
处理器的工作原理和设计方法。
处理器由运算器和控制器组成指令可分为：
算术与逻辑运算类指令：算术运算指令包括对整数以及浮点数的四则运算；逻辑运算则是对位串类型的操作数进行逻辑操作。
移位操作类指令：包括算术移位、逻辑移位和循环移位等。逻辑移位和循环移位的对象是位串，而算术移位的对象则是数据（补码形式的定点小数或整数）。算术左移可能发生“溢出”，算术右移必须保持符号位不变。
数据传送类指令：在通用寄存器之间、通用寄存器与内存单元之间、通用寄存器与外围设备（接口）之间、内存与外围设备之间的数据传送。
输入/输出指令：与外围设备交换数据的指令。
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指令格式（机器码格式）
转移类指令：改变指令执行顺序的指令。包括：
无条件转移指令
条件转移指令
子程序调用与返回指令
特权指令：仅供系统软件使用，不提供给普通用户使用。一般在多用户、多任务的计算机系统中使用，主要用于系统资源的分配与管理，包括改变系统的工作方式、检测用户的访问权限、修改虚拟存储器的段表、页表和完成任务的创建和切换等。
其他：例如空操作指令、开中断（CPU受理中断请求）、关中断（CPU不受理中断请求）指令等。
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指令格式（机器码格式）
OP：操作码
A3：目的地址
A1：第1操作数地址，（A1）代表A1的内容，即第1操作数。
A2： 代表第2操作数地址，（A2）代表第2操作数。
地址可以是内存地址，外围设备接口中某个寄存器的地址，也可以是处理器中通用寄存器的地址，由操作码指明。
地址码：
地址码指明操作数的来源（源地址）与运算结果的去向（目的地址）
按地址部分的多少可以将指令分为：
3地址指令：
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指令格式（机器码格式）
地址码：
按地址部分的多少可以将指令分为：
2地址指令：
1 地址指令：
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指令格式（机器码格式）
地址码：
按地址部分的多少可以将指令分为：
0 地址指令：
某些指令不涉及操作数，因而不需要地址码。某些指令的操作数已经被操作码预先指定（隐含），因而也不需要地址码。
地址码越多，指令越灵活，但耗费资源也越大。通用寄存器速度快，而其容量远小于内存，所需地址码较短，有利于缩短指令字长度。当前的处理器中一般都配置有相当数量的通用寄存器。
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寻址（编址）方式
寻址就是形成操作数的地址以及指令的地址。
处理器从内存中取出指令之后，需要根据指令中的地址码取数据。为了给软件提供更多的支持，形成数据地址的方式有许多种。
处理器从内存读取指令的时候需要向内存发送指令的地址如何形成指令地址也有多种方式。
存放将要读取指令的内存地址的寄存器称为程序计数器（Program Counter，PC）。
指令的执行顺序通常是顺序执行，所以PC通常表现为一个计数器；遇到转移指令的时候则需要改变指令的执行顺序，这时PC应能接受一个新的指令地址。
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寻址（编址）方式
基本寻址方式概述
形式地址：指令字中的地址码。
物理地址（有效地址）：最终形成的、发送给内存的、地址总线上的地址。
寻址方式：如何由形式地址形成有效地址。
不同的处理器能够支持的寻址方式不同。
指令字中应该有一个字段用以指明指令的寻址方式，寻址方式不同意味着处理器对地址码的理解不同，有时被归入操作码字段。如果处理器的寻址方式有8种，则其指令字中应当包含3位的寻址方式字段。
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寻址（编址）方式
基本寻址方式概述
直接寻址方式：对指令字中的地址码不作任何变换，有效地址和形式地址相同。
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寻址（编址）方式
基本寻址方式概述
寄存器寻址方式：属于直接寻址，但地址码A不是内存地址而是处理器中通用寄存器的地址。
基地址寻址方式：有效地址为形式地址与基地址内容的和。
基地址寄存器是处理器中一个特定的寄存器，其内容只能由系统程序设定，由特权指令执行，以保证系统的安全。
用途在于为程序或数据分配存储区，此时基地址为该存储区的首地址，而形式地址则是相对于首地址的偏移量。例如，假如某处理器可以执行多道程序，为了避免在使用内存空间时可能发生的冲突，每道程序所用空间只能由系统程序来分配，基地址寻址方式给系统程序分配存储空间提供了硬件支持。
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内容由系统程序指定
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寻址（编址）方式
基本寻址方式概述
变址寻址方式：有效地