# 4.1 指令格式

## 一、指令的基本格式

### 1.1 指令的组成

**指令 = 操作码 + 地址码**

**操作码（Opcode）**：
- 指明指令的操作类型
- 如：加、减、乘、除、传送、跳转等

**地址码（Address）**：
- 指明操作数的地址
- 可以是寄存器号、内存地址、立即数等

### 1.2 指令格式

```
| 操作码 | 地址码 |
|--------|--------|
```

**指令长度**：
- 定长指令：所有指令长度相同
- 变长指令：指令长度可变

---

## 二、操作码

### 2.1 定长操作码

**特点**：
- 操作码位数固定
- 译码简单
- 指令条数受限

**表示**：
- n位操作码，最多2^n条指令

### 2.2 扩展操作码

**特点**：
- 操作码位数可变
- 短操作码留空给长操作码扩展
- 增加指令条数

**方法**：
- 短操作码用完后，用特定编码扩展
- 如：1111表示扩展，后面跟更多位

**例子（16位指令）**：
```
4位操作码 + 12位地址码：
  0000 ~ 1110：15条三地址指令
  1111 + 4位 + 8位地址码：
    1111 0000 ~ 1111 1110：15条二地址指令
    1111 1111 + 4位 + 4位地址码：
      ...
```

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## 三、地址码

### 3.1 零地址指令

**格式**：
```
| 操作码 |
```

**特点**：
- 无地址码
- 操作数隐含

**例子**：
- NOP：空操作
- HALT：停机
- RET：返回（地址在堆栈中）
- 堆栈运算（操作数在栈顶）

### 3.2 一地址指令

**格式**：
```
| 操作码 | A1 |
```

**特点**：
- 一个操作数地址
- 另一个操作数隐含（如ACC）

**例子**：
```
ADD A：ACC + [A] -> ACC
INC A：[A] + 1 -> [A]
```

### 3.3 二地址指令

**格式**：
```
| 操作码 | A1 | A2 |
```

**特点**：
- 两个操作数地址
- 结果存放到其中一个地址

**例子**：
```
ADD A, B：[A] + [B] -> [A]
MOV A, B：[B] -> [A]
```

### 3.4 三地址指令

**格式**：
```
| 操作码 | A1 | A2 | A3 |
```

**特点**：
- 两个源操作数地址
- 一个目的操作数地址

**例子**：
```
ADD A, B, C：[A] + [B] -> [C]
```

### 3.5 四地址指令

**格式**：
```
| 操作码 | A1 | A2 | A3 | A4 |
```

**特点**：
- 两个源操作数地址
- 一个目的操作数地址
- 下一条指令地址

**例子**：
```
ADD A, B, C, D：[A] + [B] -> [C]，下条指令地址D
```

### 3.6 地址码比较

| 类型 | 地址数 | 优点 | 缺点 |
|-----|--------|------|------|
| 零地址 | 0 | 指令短 | 功能受限 |
| 一地址 | 1 | 较短 | 需要ACC |
| 二地址 | 2 | 常用 | 覆盖源操作数 |
| 三地址 | 3 | 不覆盖 | 指令长 |
| 四地址 | 4 | 显式跳转 | 指令太长 |

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## 四、寻址方式

### 4.1 寻址方式的概念

**寻址方式**：
- 确定操作数地址的方法
- 指令中如何表示操作数位置

### 4.2 常见寻址方式

**隐含寻址**：
- 操作数地址隐含在指令中
- 如：ACC、堆栈

**立即寻址**：
- 操作数直接在指令中
- 如：ADD #5
- 速度快，但范围受限

**直接寻址**：
- 指令中给出操作数的有效地址
- 如：ADD 1000
- 地址范围受限

**间接寻址**：
- 指令中给出操作数地址的地址
- 如：ADD @1000
- 扩大寻址范围，但速度慢

**寄存器寻址**：
- 操作数在寄存器中
- 如：ADD R1
- 速度快

**寄存器间接寻址**：
- 寄存器中存放操作数地址
- 如：ADD (R1)
- 灵活

**基址寻址**：
- 有效地址 = 基址寄存器 + 偏移量
- 如：ADD 100(R1)
- 用于程序重定位

**变址寻址**：
- 有效地址 = 变址寄存器 + 偏移量
- 如：ADD 100(R1)
- 用于数组访问

**相对寻址**：
- 有效地址 = PC + 偏移量
- 如：ADD 100(PC)
- 用于转移指令

**堆栈寻址**：
- 操作数在堆栈中
- 如：PUSH、POP
- 隐含寻址

### 4.3 寻址方式的表示

**操作码隐含**：
- 不同操作码对应不同寻址方式

**地址码中的寻址方式位**：
- 地址码高位表示寻址方式
- 如：2位寻址方式位，00=直接，01=间接，...

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## 五、指令字长

### 5.1 指令字长的决定因素

**操作码长度**
**地址码长度**
**地址个数**

### 5.2 定长指令字

**特点**：
- 所有指令长度相同
- 取指简单
- 译码简单

**例子**：
- RISC处理器常用32位定长指令

### 5.3 变长指令字

**特点**：
- 指令长度可变
- 节省空间
- 取指复杂

**例子**：
- x86处理器，1-15字节变长指令

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## 六、考研重点

1. **指令的基本格式**：
   - 操作码
   - 地址码

2. **操作码**：
   - 定长操作码
   - 扩展操作码

3. **地址码**：
   - 零地址
   - 一地址
   - 二地址
   - 三地址
   - 四地址

4. **寻址方式**：
   - 隐含寻址
   - 立即寻址
   - 直接寻址
   - 间接寻址
   - 寄存器寻址
   - 寄存器间接寻址
   - 基址寻址
   - 变址寻址
   - 相对寻址
   - 堆栈寻址

5. **指令字长**

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*下一节：4.2 寻址方式*