指令系统（Instruction Set Architecture, ISA）是软件和硬件之间的接口，定义了程序员（或编译器）可见的机器资源。
ISA 包括：
| 指令格式 | 示例 | 说明 |
|---|---|---|
| 三地址指令 | OP A1, A2, A3 | A3 = A1 OP A2 |
| 二地址指令 | OP A1, A2 | A1 = A1 OP A2 |
| 一地址指令 | OP A1 | ACC = ACC OP A1 |
| 零地址指令 | OP | 如 NOP、RET |
| 寻址方式 | 有效地址 | 说明 |
|---|---|---|
| 立即寻址 | 操作数在指令中 | 速度快，灵活性低 |
| 直接寻址 | $EA = A$ | 地址码直接给出 |
| 间接寻址 | $EA = (A)$ | 地址码指向的内存单元存 EA |
| 寄存器寻址 | $EA = R$ | 操作数在寄存器中 |
| 寄存器间接 | $EA = (R)$ | 寄存器中存的是地址 |
| 基址寻址 | $EA = (BR) + A$ | 基址寄存器 + 偏移 |
| 变址寻址 | $EA = (IX) + A$ | 变址寄存器 + 偏移 |
| 相对寻址 | $EA = (PC) + A$ | PC + 偏移，用于跳转 |
| 堆栈寻址 | $EA$ = 栈顶 | PUSH/POP 操作 |
代表：x86 架构（Intel/AMD）。特点：指令数量多（数百条）、指令长度不固定、寻址方式多、指令功能复杂、大多数指令多个时钟周期完成、微程序控制。
代表：ARM、MIPS、RISC-V。特点：指令数量少（几十到上百条）、指令长度固定、寻址方式少、指令功能简单、大多数指令 1 个时钟周期完成、硬布线控制、Load/Store 架构。
| 特性 | CISC | RISC |
|---|---|---|
| 指令数量 | 多（>200） | 少（<100） |
| 指令长度 | 可变 | 固定 |
| 寻址方式 | 多（>10 种） | 少（<5 种） |
| 访存指令 | 多种指令可访存 | 仅 Load/Store |
| 通用寄存器 | 较少 | 较多（>32） |
| 流水线 | 难以优化 | 容易实现 |
| 控制方式 | 微程序 | 硬布线 |
| 代码密度 | 高 | 较低 |
| 编译器复杂度 | 低 | 高 |
某机有 256 个操作码、64 个寄存器，采用定长指令字 32 位：
操作码位数 = ⌈log₂256⌉ = 8 位 寄存器编号位数 = ⌈log₂64⌉ = 6 位 三地址指令（寄存器型）： 操作码(8) + R1(6) + R2(6) + R3(6) = 26 位，剩余 6 位可扩展 二地址指令（寄存器 + 立即数）： 操作码(8) + R1(6) + 立即数(18) 立即数范围：-131072 ~ 131071
基址寻址（$EA = BR + A$）：BR 由操作系统设置、用户不可修改，A 可改；用途为程序重定位、多道程序。
变址寻址（$EA = IX + A$）：IX 由用户设置，A 由指令给出（常为数组首地址）；用途为数组访问、循环。
$PC = 0x1000$，指令 `JMP +0x20`：
EA = PC + 0x20 = 0x1000 + 0x20 = 0x1020 注意：执行时 PC 已更新为下一条指令地址 若指令长度 2B，则 PC = 0x1002 EA = 0x1002 + 0x20 = 0x1022
定长指令字 16 位、4 位基本操作码，设计 15 三地址 + 15 二地址 + 15 一地址 + 16 零地址指令：
三地址：4 位 OP + 4+4+4 = 16 位，取 15 种（留 1111 扩展） 二地址：1111 + 4 位 OP + 4+4，取 15 种（留 1111_1111） 一地址：1111_1111 + 4 位 OP + 4，取 15 种 零地址：1111_1111_1111 + 4 位 OP，16 种
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