指令格式
指令是指計算機執行某種操作的命令，是計算機運行的最小功能單位。
1.指令的基本格式
指令包括操作碼字段和地址碼字段
操作碼是識別指令，瞭解指令功能與區分操作數地址內容的組成和使用等關鍵信息。
指令長度指所包含的二進制代碼的位數，取決於操作碼的長度，操作數地址碼的長度和操作數地址的個數。
單字長指令：指令長度等於機器字長
- 零地址指令：只給出操作碼OP，沒有顯地址；如空操作指令，停機指令，關中斷指令；用在堆棧計算機中
- 一地址指令：只有目的操作數的單操作數指令，按A1地址讀取操作數，進行OP操作後，結果返回源地址；
- 二地址指令：（A1）OP（A2）——》A1
- 三地址指令：（A1）OP（A2）——》A3
- 四地址指令：（A1）OP（A2）——》A3，A4=下一條將要執行指令的地址
指令尋址方式
尋址方式是指尋找指令或操作有效地址的方式，也就是指確定本條指令的數據地址，以及下一條將要執行的指令的方法。
1.指令尋址
- 順序尋址可通過程序計數器PC加1（指令字長），自動形成下一條指令的地址
- 跳躍尋址通過轉移類指令實現，跳躍是指下條指令的地址碼不是有程序計數器給出，而是由本條指令給出下條指令地址的計算方式。
2.數據尋址
操作碼 尋址特徵 形式地址A
1）隱含尋址
不明顯的給出操作數的地址，在指令中隱含着操作數的地址。如單地址的指令格式，在累加器ACC作爲第二操作數地址。優點是有利於縮短指令字長，缺點是需增加存儲操作數或隱含地址的硬件。
2）立即（數）尋址
指令的地址字段指出的不是操作數的地址，而是操作數本身，又稱爲立即數。優點是指令在執行階段不訪問主存，指令執行時間短，缺點：A的位數限制了立即數的範圍
3）直接尋址
指令中的形式地址A就是操作數的真實地址EA；優點：簡單，缺點：A的位數決定了該指令操作數的尋址範圍。
4）間接尋址
指令中的形式地址A不是操作數的真實地址，而是操作數有效地址所在的存儲單元的地址。地址的地址。
優點：可擴大尋址範圍，缺點：指令在執行階段要多次訪問
5）寄存器尋址
在指令字中直接給出操作數所在的寄存器編號
優點：在指令執行期間不訪問主存，只訪問寄存器；缺點：價格貴
6）寄存器間接尋址
間接尋址是在寄存器R中給出的不是一個操作數，而是操作數所在主存單元的地址，特點是比間接尋址速度快，但是需要訪問主存。
7）相對尋址
相對地址是把程序計數器PC的內容加上指令格式中的形式地址A而形成操作數的有效地址；優點是操作數的地址不是固定的，隨PC的變化而變化。
8）基址尋址
指CPU中基址寄存器（BR） 的內容加上指令格式中的形式地址A，形成操作數的有效地址，基址寄存器的內容不變，形式地址可變，面向系統。優點：擴大尋址範圍，有利於多道程序設計；偏移量（形式地址A）的位數較短。
9）變址尋址
有效地址EA等於指令字中的形式地址A與變址寄存器IX的內容相加之和，（ｉｘ）＋Ａ，面向用戶，變址寄存器的內容可由用戶改變，形式地址A不變；優點是可擴大尋址範圍（變址寄存器的位數大於A）
１０）堆棧尋址
堆棧是存儲器中一塊特定的按後進先出（LIFO）原則管理的存儲區，該存儲區中被讀寫單元的地址是用一個特定的寄存器給出的，該寄存器稱爲堆棧指針（SP）
CISC和RISC的基本概念
指令系統的發展朝兩種不同方向：一種增強原有指令的功能，設置更爲複雜的新指令實現軟件功能的硬化，這類機器稱爲複雜指令系統計算機（CISC），典型的有采用X８６架構的計算機；另一種是減少指令種類和簡化指令功能，提高指令的執行速度這類機器稱爲簡略指令系統計算機（RISC）典型的是ARM，MIPS架構的計算機。
１.複雜指令系統計算機CISC
特點：
- 指令系統複雜龐大，指令數目一般爲２００條以上
- 指令的長度不固定，指令格式多，尋址方式多
- 可以訪存的指令不受限制
- 各種指令使用頻度相差很大
- 各種指令執行時間相差很大，大多數指令需多個時鐘週期才能完成。
- 控制器大多數採用微程序控制
- 難以用優化編譯生成高效的目標代碼程序
２.精簡指令系統計算機RISC
- 選取使用頻率最高的一些簡單指令，複雜指令的功能由簡單指令的組合來實現
- 指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少
- 只有Load／Store（取數／存數）指令訪存，其餘指令的操作都在寄存器之間進行
- CPU中通用寄存器數量多
- RISC一定採用指令流水線技術，大部分指令在一個時鐘週期內完成
- 以硬佈線控制爲主，不用或少用微程序控制
- 特別重視編譯優化工作，以減少程序執行時間
３.比較
- RISC更能充分的利用VLSI芯片的面積，CISC的控制器大多采用微程序控制，其控制存儲器在CPU芯片內所佔的面積爲５０％以上而RISC控制器採用組合邏輯控制，其硬佈線邏輯只佔CPU芯片面積的１０％左右。
- RISC更能提高運算速度，RISC的指令數，尋址方式和指令格式種類少，又設有多個通用寄存器，採用流水線技術，所以運算速度更快，大多數指令在一個時鐘週期內完成
- RISC便於設計，可降低成本，提高可靠性。RISC指令系統簡單，機器週期短，邏輯簡單，可靠性高
- RISC有利於編譯程序代碼優化。RISC指令類型少，尋址方式多，使編譯程序容易選擇更有效地指令和尋址方式，並適當的調整指令順序，使得代碼執行更高效化。