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指令系统的性能决定了计算机的基本功能,因此,指令系统的设计是计算机系统设计的一个核心问题,它不仅关系到计算机的硬件结构,同时也关系到用户的使用需要。一个完善的指令系统应满足以下四个方面的要求:

1. 完备性

指令系统的完备性是指用汇编语言编写各种程序时,指令系统直接提供的指令足够使用,而不必用软件来实现。完备性要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。一台计算机中必不可少的最基本的指令构成了指令系统的完备性,而其他一些指令则可以通过基本指令来实现,或者直接通过硬件来实现,两者只是在执行时间和编写程序的难易程度上有所差别。在指令系统中采用硬件指令,是为了提高程序执行速度,也便于用户编写程序。

2.有效性

有效性是指利用指令系统提供的指令而编写的程序能够高效率地运行。高效率主要表现在程序占据存储空间小,执行速度快。通常,一个功能完善的指令系统必定有很好的有效性。

3.规整性

规整性是指指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。

指令的对称性是指在指令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等对待,所有的指令都可使用各种寻址方式,这对提高程序的可读性、简化程序设计带来便利。

指令的匀齐性是指一种操作性质的指令可以支持各种数据类型。例如,算术运算指令可支持字节、字和双字整数运算,十进制数运算,单、双精度浮点运算等。因此,程序设计者在选用指令时无须考虑数据类型,可提高编程效率。

指令格式和数据格式的一致性是指指令长度和数据长度有一定的关系,以方便处理和存取。

4.兼容性

兼容性是指计算机的体系结构设计基本相同,计算机之间具有相同的基本结构、数据表示和共同的基本指令集合,因此指令系统也是兼容的,即同一个软件可以不加修改就在其他系统结构相同的机器上使用。做到所有软件都完全兼容是不可能的。目前,对于同一系列的计算机,新推出机种的指令系统通常包含旧机种的全部指令,实现了“向上兼容”,即低档机上运行的软件不需任何修改便可在高档机上运行。