认识计算机中的简单指令集

        我们现在有了一个新的寄存器，叫做指令寄存器。它包含一个字节，不同的内容表示控制部分的不同操作模式。也被称为指令代码。指令寄存器是一个字节，因此可能有多达256条不同的指令。所有指令都涉及在总线上移动字节。指令将导致字节进出RAM，进出寄存器，有时通过ALU。下面我们来认识一下计算机中简单的几种指令集吧。

算术逻辑指令

        第一类指令时使用ALU的类型，像前面提到的ADD，NOT，SHL等8种类型，有的类型有两个字节的输入，有的类型有一个字节输出。所以ALU这类指令将选择一个ALU操作和两个寄存器。

        指令代码有8个bit，当第一个bit是1时候，表示这是一条ALU指令，然后接下来三bit告诉选择ALU的哪个操作，接着两bit是选择的一个寄存器，在接着两bit是选择的另外一个寄存器。

        因此如图，ALU指令（1）将（000）寄存器2（10）和寄存器3（11）相加，并将答案放入寄存器3，将是：1000 1011。布线如下：

        上面是算术逻辑指令的代码，为了更好的记着这些CPU指令的含义，有这样一个速记发明，它被称为计算机语言，ALU指令产生的新语言的前八个单词是如下，当一个人想要编写一个计算机程序时，他可以直接在指令代码中编写，或者使用计算机语言。当然，如果你用计算机语言编写一个程序，它必须被翻译成实际的指令代码，然后才能放入RAM并执行。

加载与存储指令

        加载和存储指令非常简单。它们在RAM和寄存器之间移动一个字节。

        前面ALU指令是IR第一位打开，还有八种类型不是ALU指令，第一位关闭时候进入这八种类型指令，并使用IR的接下来三位来准确地告诉我们我们有哪种类型的命令。

        本节介绍使用解码器前两个输出的指令，即IR以0000或0001开头时出现的指令。第一条指令将一个字节从RAM移动到寄存器，这称为“加载”指令。另一个则相反，它将一个字节从寄存器移动到RAM，称为“存储”指令。

        Load指令的指令代码为0000，Store指令的指令码为0001。在这两种情况下，剩余的四位都指定了两个寄存器，就像ALU指令一样，但在这种情况下，一个寄存器将用于选择RAM中的一个位置，另一个寄存器则将从该RAM位置加载或存储到该RAM位置。

        对于这两个指令，步骤4是相同的。其中一个寄存器由IR位4和5选择，并在总线上启用。然后将总线设置为MAR，从而在RAM中选择一个地址。

        在步骤5中，IR位6和7选择另一个CPU寄存器。对于Load指令，RAM被启用到总线上，总线被设置到所选寄存器中。对于存储指令，所选寄存器被启用到总线上，总线被设置到RAM中。这些指令中的每一个只需要两个步骤就可以完成，第6步什么不做。

数据指令

        数据指令所做的只是将一个字节从RAM加载到寄存器中，就像上面的load指令一样。但它的不同之处在于，它需要指令在RAM中的哪个位置获得该字节。

        在Data指令中，数据来自下一条指令的位置。所以你可以考虑这个指令实际上有两个字节！第一个字节是指令，下一个字节是一些将被放入寄存器的数据。这个数据很容易找到，因为当我们在IR中有指令时，IAR已经更新了，所以它指向这个字节。

        这是Data指令的指令代码。第0位至第3位为0010位。第4位和第5位未使用。第6位和第7位选择将加载第二字节数据的寄存器。

        这条指令需要做的就是，在步骤4中，将IAR发送到MAR，在步骤5中，将RAM发送到所需的CPU寄存器。然而，还有一件事需要发生。由于指令的第二个字节只是可以是任何数据的数据，所以我们不希望将第二个字符作为指令执行。我们需要第二次向IAR添加1，以便它跳过这个字节并指向下一条指令。我们将以同样的方式在步骤1和3中执行。在步骤4中，当我们将IAR发送到MAR时，我们将利用ALU正在计算IAR加上一些东西的事实，同时我们将打开“总线1”，并将答案设置为ACC。步骤5仍然将数据移动到寄存器，在步骤6中，我们可以将ACC移动到IAR。

        这是数据指令形成的计算机语言：