指令是计算机执行操作的基本单位,也是计算机与人交互的重要手段之一。指令的组成由指令码和地址码组成。指令码表示指令要执行什么操作,地址码则表示指令要执行的操作在内存中的地址。本文将从多个角度分析指令由什么和地址码组成。
一、指令码的作用
指令码是指一组二进制代码,是计算机中控制器的重要组成部分,用来指示计算机执行什么操作。指令码的长度取决于计算机处理器设计,一般为8位,16位或者32位。指令码包括操作码和操作数,操作码是用来描述计算机执行的操作的一个编码,操作数则是操作码要操作的数据或地址。指令码的解码是计算机处理器执行指令的第一步,其处理速度直接影响计算机处理效率。
二、地址码的作用
地址码用于描述指令所需的数据或操作数在内存中的存放位置。地址码的长度也取决于计算机处理器设计,一般为16位或32位。地址码既可以表示直接地址,也可以表示间接地址,所以地址码可以分为直接寻址和间接寻址两种方式。直接寻址是指操作数本身就是内存中的真实数据,其地址即操作数的地址。间接寻址是指操作数是另一内存单元的地址,需要根据操作数的地址再从其所对应的内存单元中取出数据。
三、指令面临的问题
指令在计算机体系结构中具有很重要的地位,但在实际运用中面临一些问题。其中最主要的问题就是性能问题。由于指令数量巨大,需要不断遍历,而指令又是有长度限制的,不可能太长,因而指令往往要充分利用有限的长度空间,以及提高计算机组织执行建立规则,使得指令能够在计算机上高速执行。
四、优化指令效率的方法
1.指令流水线:指令流水线是指将整条指令分成多个步骤,每一步完成不同的操作,流水线中有多个处理器同时工作,并按照指令执行的流程,分别处理指令中的不同操作,以达到提高指令执行效率的目的。
2.指令缓存:指令缓存是在处理器内部设置一个存储器,存储近期经常使用的指令,以提高指令的访问速度和执行效率,其缓存能力可达数百KB以上。
3.指令预取:在一个指令读取完毕后,预取器会立即从内存中读取下一条指令,从而避免了指令执行时的等待时间,提高了指令执行的效率。
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