1.3.3 存储程序控制原理

1. 指令、指令系统和程序

为了能够让计算机完成任务，需要为计算机提供一系列命令。

（1）指令：也称机器指令，是指计算机完成某个基本操作的命令，是计算机可以识别的二进制编码。指令能被计算机硬件理解并执行，是程序设计的最小语言单位。

一条计算机指令使用一串二进制代码表示，代码的位数称为指令长度。它通常包括操作码和操作数两部分。操作码确定指令的功能，如进行加、减、乘、除等运算。操作数也称地址码，指明参与运算的操作数本身或操作数存储的地址。其格式如下：

计算机的字长是指计算机能一次直接处理的二进制数据的位数。指令长度可以与机器字长相同，也可以不相同。

（2）指令系统：一台计算机所有机器指令的集合称为计算机的指令系统。不同种类计算机的指令系统的指令数目与格式也不同。指令系统越丰富完备，编制的程序就越方便灵活。

（3）程序：由指令组成，是为解决某一特定问题而设计的有序指令的集合，是为了得到某种结果而由计算机等具有信息处理能力的装置执行的指令序列。

2. 指令执行过程

计算机按照程序的执行顺序逐条取出存储器中的指令，传输到CPU后执行。指令的执行过程如下所述。

（1）取指令阶段。在控制器的控制下，将存储器中的指令读入CPU的指令寄存器中。

（2）分析指令阶段。也称译码阶段，指由指令译码器将指令代码转换为电子器件操作。如果指令中包含操作数，还要从寄存器中读取操作数。

（3）执行指令阶段。在控制器的控制下，执行指令的具体操作。

（4）写回结果阶段。将最终结果写入相关寄存器或存储器。