指令系统

指令系统是计算机硬件的语言系统，也叫机器语言，它是软件和硬件的主要界面，从系统结构的角度看，它是系统程序员看到的计算机的主要属性。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围

发展与性能

发展

计算机的程序是由一系列机器指令组成的。指令就是要计算机执行某种操作的命令。每一条指令可以完成一个独立的算术运算或者逻辑运算操作

计算机组成结构

• 微指令，微程序级的命令，属于硬件。
• 机器指令，介于微指令与宏指令之间，通常简称指令。
• 宏指令，若干条机器指令组成的软件指令，属于软件。

指令系统（指令集）：一台计算机中所有机器指令的集合。

指令系统是表征一台计算机机性能的重要因素，它的格式与功能不仅仅影响到机器的硬件结构，而且影响到系统软件。因为指令是设计一台计算机的硬件与低层软件的接口。

系列计算机：基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列计算机。

系列计算机解决了各种机的软件兼容问题，其必要条件是同一系列的各机种有共同的指令系统，而且新推出的机种指令系统一定包含所以旧机种的全部指令。因此旧机种上运行的各种软件可以不加任何修改便可以再新机种上运行，大大减少了软件开发费用。

计算机硬件结构随着VLSI(超大规模集成电路)技术的飞速发展而越来越复杂化，大多数计算机的指令系统多大几百条，这种机器称为CISC（复杂指令系统计算机）

缺点：计算机的研制周期变长，由于采用了大量使用频率很低的复杂指令而造成硬件资源浪费。

解决办法：RISC(精简指令系统计算机)

性能

一个完善的指令系统应满足四方面要求：完备性，有效性，规整性，兼容性。

完备性

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。

一台计算机种最基本，必不可少的指令是不多的，许多指令空用最基本的指令编程来实现。

乘除运算指令，浮点运算指令可直接使用硬件来实现，也可用基本指令编写程序来实现。

采用硬件指令的目的是提高程序执行速度，便于用户编写程序。

有效性

有效性是指利用改指令系统所编写的程序能够高效的运行。高效率主要表现在程序占据存储空间小，执行速度快。

一般来说，一个功能更强，更完善的指令系统，必定有更好的有效性。

规整性

包括指令系统的对称性，匀齐性，指令格式和数据格式 一致性。

对称性：指令系统种所以的寄存器和存储单元都可同等对待，所以指令可使用各种寻址方式

匀齐性：一种操作性质的指令可以支持各种数据类型

指令格式和数据格式一致性：指令长度和数据长度有一定的关系，以方便处理和存取。

兼容性

系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令系统，因而指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可通用。

由于不同机种推出的时间不同，在结构和性能上有差异，做到各机种上基本软件都完全兼容是不可能的，只能做到“向上兼容”，即抵挡机上运行的软件可以在高档机上运行。