指令解码器如何工作？答案

【问题标题】：How does an instruction decoder work?指令解码器如何工作？
【发布时间】：2015-01-06 21:47:34
【问题描述】：

在对指令集的赋值中，我们被告知为不同架构模型所需的算术运算编写指令序列：累加器、堆栈、加载/存储、内存/内存。

给定：

操作码 - 8 位
内存地址 - 16 位
所有寄存器都用 4 位编码
所有数据操作数 - 32 位
所有指令必须是偶数字节，即 8 x N 位，其中 N 是自然数。

并且！ 寄存器地址可以打包在一起

问题 1： 我们什么时候将两个寄存器打包在一起？系统如何知道它不是一个编码为 4 位的寄存器？可以举个例子吗？

假设我们得到 A = B + C。加载/存储模型中此操作所需的指令：

1. load r2, B;
2. load r3, C;
3. add r1, r2, r3;
4. store r1, A.

第一条指令是 28 位长，所以我们需要额外的 4 位。

问题 2：将 4 位以 0000 的形式放在哪里有区别吗？整数字节的指令怎么做？

非常感谢您的帮助。

【问题讨论】：

这取决于你如何设计你的指令集。也许您需要一个 NOP 运算符，它是一个无操作的 4 位指令，您可以在任何最终得到非 32 位大小的地方填充。
感谢您的回复。你能告诉我，我们什么时候想把两个寄存器合二为一？ F.e.，我使用寄存器 r1 和 r2 并编码它们看起来像 0001 和 0010。我可以只用 4 位写它们吗？他们会是什么样子？像0110这样的东西？我完全糊涂了。
就像我说的，这取决于你。这是您的指令集，由您决定如何表示它。

标签： assembly arm intel computer-architecture cpu-architecture

【解决方案1】：

虽然这个问题看起来有点含糊，但我会冒险回答并可能会引发有用的讨论。

问题 1：我们什么时候将两个寄存器打包在一起？系统如何知道它不是一个编码为 4 位的寄存器？能不能请你举个例子？

CPU中的ID（指令解码器）会先读取操作码。这意味着一旦它知道它必须解码的指令，它就知道如何解释以下位。您可以在 4 位上对寄存器进行编码，这意味着您有 16 个寄存器。但是假设您有一条指令，该指令仅限于对 4 个寄存器子集中的 2 个寄存器进行操作。在这种情况下，您只能使用 4 位来识别 2 个寄存器。通过这种方式，您将 2 个寄存器的 “标识符” 打包成 4 位。

问题 2：将 4 位以 0000 的形式放在哪里有区别吗？你将如何制作一个整数的指令字节？

它会计算你放置 4 位的位置。 根据每个操作码，指令解码器知道从哪里获取它使用的寄存器的地址。例如，对于 load 指令，如果您将指令设计为紧跟在操作码之后的 4 位，当解码器识别出 load 时，if 会将接下来的 4 位解释为注册标识符。

我不认为您必须使用整数字节，因为指令中的每一位都有意义。指令可以是整数字节，只包含一些未使用的位（通常在末尾）。

【讨论】：