指令系统

• 编址
  • 按访问单位分类：
    • 按字编址。
    • 按字节编址。
    • 按位编址。
  • 按各部件地址组合方式分类：
    • 统一编址：只使用一个地址空间，不同部分对应不同的部件。
    • 独立编址：每个部件一个地址空间，访问需要使用不同的指令。
    • 隐含编址：对使用者透明，无需显式使用地址，如 cache。
• 寻址
  • 简单的寻址：
  • 相对寻址中，用于计算的 PC 的值是下一个指令的地址，因为当前指令已经读取。
    • 转移指令一般使用相对寻址。
  • 多级间接寻址：根据多级间接标志确定是否找到有效地址，0 则找到有效地址，1 则按间接方式访问当前存储的地址。
  • 页面寻址：指令中只包括页内地址，页面地址/页号通过其他方式给出。
    • 零页/基页寻址：页号为 0。
    • 当前页寻址：页号为 PC 值中的页号部分。
    • 页寄存器寻址：使用页寄存器中的页号。
• 指令设计
  • 基本结构
    • 指令包括操作码和地址码，多个操作数有多个地址码。
  • 编码方式与对操作码的优化
    • 定长编码
      • 所有指令的操作码长度相同。
    • 扩展操作码
      • 
    • Huffman 编码
      • 使用 Huffman 树构造。
      • 操作码长度不规整，移码困难。
  • 对地址码的优化
    • 区分寻址方式，不同寻址方式需要的地址长度不同，如寄存器比完整地址更短、段内跳转只需要段内地址。
    • 多操作数指令用短操作码。
  • 指令评价指标
    • 最短平均长度：$H = \displaystyle - \sum_{i = 1}^n p_i \log_2 p_i$，即信息熵。
    • 实际平均长度：$\overline L = \displaystyle \sum_{i = 1}^n p_i L_i$。
    • 信息冗余量：$R = 1 - \dfrac{H}{\overline L}$。