《LC的基本指令》課件

LC的基本指令LC指令是LC-3計(jì)算機(jī)的基本指令集，用于執(zhí)行各種操作，例如數(shù)據(jù)移動(dòng)、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和控制流程。LC概述可編程邏輯控制器(PLC)是一種專門為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字電子設(shè)備，能夠根據(jù)預(yù)先編制的程序來(lái)控制各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)流程。工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用PLC廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，例如制造業(yè)、電力、化工、交通等，用于提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)安全性，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)流程。PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)通常包括PLC本身、輸入/輸出模塊、傳感器、執(zhí)行器、人機(jī)界面(HMI)和通信網(wǎng)絡(luò)等組件，形成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。LC指令構(gòu)成操作碼指示CPU執(zhí)行的操作。操作數(shù)參與操作的數(shù)據(jù)或地址。指令格式操作碼操作碼指示了指令要執(zhí)行的操作類型。例如，加法指令的操作碼可能為“ADD”，減法指令的操作碼可能為“SUB”。操作數(shù)操作數(shù)是指令要操作的數(shù)據(jù)。操作數(shù)可以是立即數(shù)、寄存器地址或內(nèi)存地址。例如，加法指令的操作數(shù)可以是兩個(gè)寄存器地址，或者一個(gè)立即數(shù)和一個(gè)寄存器地址。指令分類數(shù)據(jù)傳輸指令用于在內(nèi)存、寄存器和外設(shè)之間傳遞數(shù)據(jù)。例如，MOV指令用于將數(shù)據(jù)從一個(gè)位置復(fù)制到另一個(gè)位置。算術(shù)指令用于執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，例如加法、減法、乘法、除法等。例如，ADD指令用于將兩個(gè)操作數(shù)相加。邏輯指令用于執(zhí)行邏輯運(yùn)算，例如與、或、非等。例如，AND指令用于執(zhí)行兩個(gè)操作數(shù)的按位與運(yùn)算。其他指令包括位操作指令、跳轉(zhuǎn)指令、子程序調(diào)用指令、中斷處理指令和特殊指令等。數(shù)據(jù)傳輸指令11.數(shù)據(jù)移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸指令用于將數(shù)據(jù)從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，例如從內(nèi)存移動(dòng)到寄存器，或從寄存器移動(dòng)到內(nèi)存。22.數(shù)據(jù)加載加載指令將數(shù)據(jù)從內(nèi)存加載到寄存器中，以便CPU可以對(duì)其進(jìn)行操作。33.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)存儲(chǔ)指令將數(shù)據(jù)從寄存器存儲(chǔ)到內(nèi)存中，以便將數(shù)據(jù)保存起來(lái)以供將來(lái)使用。44.數(shù)據(jù)交換交換指令交換兩個(gè)寄存器或內(nèi)存位置中的數(shù)據(jù)，這在數(shù)據(jù)處理中非常有用。算術(shù)指令11.加法加法指令用于將兩個(gè)操作數(shù)相加，并將結(jié)果存儲(chǔ)到指定的寄存器或內(nèi)存地址中。22.減法減法指令用于將兩個(gè)操作數(shù)相減，并將結(jié)果存儲(chǔ)到指定的寄存器或內(nèi)存地址中。33.乘法乘法指令用于將兩個(gè)操作數(shù)相乘，并將結(jié)果存儲(chǔ)到指定的寄存器或內(nèi)存地址中。44.除法除法指令用于將兩個(gè)操作數(shù)相除，并將結(jié)果存儲(chǔ)到指定的寄存器或內(nèi)存地址中。邏輯指令邏輯運(yùn)算邏輯指令用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，例如AND、OR、XOR和NOT。這些指令通常用于條件判斷和數(shù)據(jù)位操作。數(shù)據(jù)操作邏輯指令可以改變數(shù)據(jù)的值，例如將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為0或1。它們還可以用于設(shè)置或清除特定數(shù)據(jù)位。位操作指令位操作指令介紹位操作指令主要針對(duì)內(nèi)存中的單個(gè)位進(jìn)行操作，例如設(shè)置、清除或測(cè)試特定位。它們用于處理需要精細(xì)控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序，例如圖形處理和系統(tǒng)編程。位運(yùn)算符常見(jiàn)的位操作運(yùn)算符包括與（AND）、或（OR）、異或（XOR）、非（NOT）和移位（SHIFT）。這些運(yùn)算符允許開(kāi)發(fā)人員對(duì)位進(jìn)行邏輯操作，從而實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)操作。位操作指令的應(yīng)用位操作指令在許多應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，包括數(shù)據(jù)壓縮、加密和錯(cuò)誤檢測(cè)。它們?cè)试S開(kāi)發(fā)人員優(yōu)化性能，并通過(guò)精細(xì)控制位來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。跳轉(zhuǎn)指令程序流程控制跳轉(zhuǎn)指令改變程序執(zhí)行流程，從當(dāng)前指令跳轉(zhuǎn)到其他位置。條件跳轉(zhuǎn)根據(jù)特定條件執(zhí)行跳轉(zhuǎn)，例如比較結(jié)果、標(biāo)志寄存器狀態(tài)。循環(huán)控制使用跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)，重復(fù)執(zhí)行特定代碼段。子程序調(diào)用指令調(diào)用子程序?qū)⒊绦驁?zhí)行權(quán)轉(zhuǎn)移到子程序入口地址。子程序執(zhí)行子程序執(zhí)行完后，返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。參數(shù)傳遞調(diào)用子程序時(shí)，可以傳遞參數(shù)，子程序可以修改參數(shù)的值。中斷處理指令中斷處理當(dāng)硬件或軟件事件發(fā)生時(shí)，CPU會(huì)暫停當(dāng)前執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷處理程序。中斷優(yōu)先級(jí)多個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)決定先處理哪個(gè)中斷。中斷向量中斷向量表存儲(chǔ)了不同中斷類型對(duì)應(yīng)的中斷處理程序地址。特殊指令中斷指令中斷指令用于響應(yīng)外部中斷事件，如鍵盤按下或定時(shí)器溢出。中斷指令會(huì)使CPU保存當(dāng)前程序狀態(tài)，并跳轉(zhuǎn)到中斷處理程序。機(jī)器狀態(tài)字指令機(jī)器狀態(tài)字指令允許程序讀取或修改CPU的狀態(tài)字寄存器。狀態(tài)字寄存器包含有關(guān)CPU工作狀態(tài)的信息，例如進(jìn)位標(biāo)志、溢出標(biāo)志和零標(biāo)志。系統(tǒng)調(diào)用指令系統(tǒng)調(diào)用指令允許程序調(diào)用操作系統(tǒng)的功能，例如讀取文件或創(chuàng)建進(jìn)程。這些指令使用操作系統(tǒng)提供的特殊函數(shù)。指令尋址方式立即尋址指令中直接包含操作數(shù)，操作數(shù)為立即數(shù)，立即數(shù)可以直接用于運(yùn)算。寄存器尋址操作數(shù)在寄存器中，指令中指定寄存器地址，CPU直接訪問(wèn)寄存器獲取操作數(shù)。直接尋址指令中直接包含操作數(shù)的內(nèi)存地址，CPU直接訪問(wèn)該地址獲取操作數(shù)。間接尋址指令中包含的是操作數(shù)地址的地址，CPU先訪問(wèn)該地址獲取操作數(shù)地址，再訪問(wèn)操作數(shù)地址獲取操作數(shù)。立即尋址11.操作數(shù)在指令中立即尋址指令中包含了操作數(shù)的值，不需要額外訪問(wèn)內(nèi)存。22.執(zhí)行速度快無(wú)需訪問(wèn)內(nèi)存獲取操作數(shù)，直接從指令中讀取，提高了指令的執(zhí)行速度。33.數(shù)據(jù)范圍有限操作數(shù)直接寫入指令，大小受限于指令字長(zhǎng)，無(wú)法存儲(chǔ)太大的數(shù)據(jù)。44.靈活性和可移植性立即尋址方式在編寫程序時(shí)可提高靈活性，代碼更易于移植到不同的平臺(tái)。寄存器尋址定義寄存器尋址使用寄存器作為操作數(shù)的地址。指令中直接指定操作數(shù)所在的寄存器。優(yōu)勢(shì)速度快，因?yàn)樗苯訌募拇嫫髦蝎@取操作數(shù)，無(wú)需訪問(wèn)內(nèi)存。方便，因?yàn)樗?jiǎn)化了指令格式，減少了指令長(zhǎng)度。舉例指令“MOVAX,BX”表示將寄存器BX中的數(shù)據(jù)復(fù)制到寄存器AX中。直接尋址地址直接存取直接尋址模式直接使用操作數(shù)的地址，不需要額外計(jì)算。內(nèi)存位置訪問(wèn)指令中直接包含要訪問(wèn)的內(nèi)存單元地址，可直接存取數(shù)據(jù)。間接尋址間接尋址指令中操作數(shù)的地址不在指令本身中，而是存儲(chǔ)在內(nèi)存的某個(gè)地址中。該地址稱為間接地址，指令中包含間接地址。特點(diǎn)間接尋址增加了指令執(zhí)行的步驟，因?yàn)镃PU需要先訪問(wèn)內(nèi)存獲取間接地址，然后才能訪問(wèn)實(shí)際的操作數(shù)。間接尋址允許程序修改操作數(shù)的地址，從而實(shí)現(xiàn)更靈活的地址訪問(wèn)方式。相對(duì)尋址相對(duì)尋址相對(duì)尋址是指指令中包含一個(gè)偏移量，它相對(duì)于指令的當(dāng)前地址。計(jì)算地址CPU通過(guò)將偏移量與當(dāng)前指令地址相加來(lái)計(jì)算操作數(shù)的地址。優(yōu)點(diǎn)節(jié)省代碼空間提高指令執(zhí)行速度缺點(diǎn)程序的重定位可能需要調(diào)整偏移量。索引尋址11.索引寄存器指令中包含一個(gè)索引寄存器，存放索引地址。22.基址寄存器存放基地址，再與索引寄存器內(nèi)容相加，得到實(shí)際地址。33.計(jì)算地址索引寄存器地址與基址寄存器地址相加，確定訪問(wèn)內(nèi)存位置。內(nèi)存組織內(nèi)存組織是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中內(nèi)存的結(jié)構(gòu)和組織方式。它決定了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式，以及CPU訪問(wèn)內(nèi)存的方式。內(nèi)存地址內(nèi)存地址空間每個(gè)內(nèi)存單元都有一個(gè)唯一的地址，用來(lái)標(biāo)識(shí)該單元的位置。地址總線CPU通過(guò)地址總線向內(nèi)存發(fā)出地址請(qǐng)求，讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線用于在CPU和內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。字長(zhǎng)字長(zhǎng)是指CPU一次可以處理的二進(jìn)制位數(shù)。字長(zhǎng)決定了CPU的運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。88位早期計(jì)算機(jī)常用1616位個(gè)人電腦早期3232位現(xiàn)代計(jì)算機(jī)主流6464位更高性能存儲(chǔ)器映射設(shè)備映射關(guān)系存儲(chǔ)器映射設(shè)備將輸入輸出設(shè)備的地址與內(nèi)存空間的地址進(jìn)行映射，使得CPU可以像訪問(wèn)內(nèi)存一樣訪問(wèn)這些設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使用統(tǒng)一的指令集，方便編程和管理，提高系統(tǒng)效率。輸入輸出訪問(wèn)輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)與外部世界交互的關(guān)鍵組件。它們?cè)试S計(jì)算機(jī)接收來(lái)自外部環(huán)境的數(shù)據(jù)并發(fā)送指令到外部設(shè)備。輸入設(shè)備輸入設(shè)備將外部信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的信號(hào)，例如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。輸出設(shè)備輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換為人類可感知的形式，例如顯示器、打印機(jī)、揚(yáng)聲器等。單元化接口定義單元化接口是一種常見(jiàn)的I/O接口，它將多個(gè)設(shè)備連接到一個(gè)共享的總線上，并使用統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。特點(diǎn)單元化接口提供標(biāo)準(zhǔn)化連接器和協(xié)議，方便設(shè)備之間的通信，并可支持不同類型的設(shè)備。應(yīng)用常見(jiàn)的單元化接口包括USB、串行接口和并行接口，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、外設(shè)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。并行接口11.高速傳輸并行接口可以同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)位，速度快。22.數(shù)據(jù)線多并行接口需要多條數(shù)據(jù)線，傳輸距離有限。33.適用于高速設(shè)備打印機(jī)、掃描儀等高速設(shè)備通常使用并行接口。44.傳輸距離短并行接口容易受到電磁干擾影響，距離較短。串行接口特點(diǎn)串行接口以一位一位的方式傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)按順序發(fā)送和接收，占用線路少，傳輸距離遠(yuǎn)，成本低。應(yīng)用串行接口廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外設(shè)連接，如鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)等。類型常見(jiàn)的串行接口包括RS-232、RS-485、USB等。中斷控制系統(tǒng)中斷控制器中斷控制器接收來(lái)自外設(shè)或其他