哈工大威海计算机学院 计算机组成原理第3章 处理器课件.pptVIP

第3章 处理器;3.1 处理器的指令集;规整性：; 汇编语言是基于英文的机器指令助记符。 按汇编语言书写的程序叫做汇编语言源程序，汇编语言源程序由汇编程序(Assembler)转换成机器指令，供计算机接受并执行。 汇编语言的提出是计算机技术的一大进步，体现了计算思维的一个重要概念——抽象。 计算机程序设计语言的发展过程就是 不断抽象的过程。通过抽象，程序设计语言具有了更好的可编程性、可移植性、可重用性。;一、指令的一般格式;2. 地址码 ;(1) 四地址 ;(3) 二地址;二、指令字 长;小 结;3.1.3 寻址方式;一、指令寻址;二、数据寻址 ;2. 直接寻址;3. 隐含寻址;4. 间接寻址;5. 寄存器寻址;EA = ( Ri );7. 基址寻址;(2) 采用通用寄存器作基址寄存器;8. 变址寻址;例 ;9. 相对寻址;10. 堆栈寻址; 相对于硬件堆栈，软件堆栈有三个优点： 1.可以有较大的深度。 2.可以设置多个堆栈。 3.除了专门的堆栈指令PUSH和POP外，还可以使用任何访问主存的指令来访问堆栈中的数据。;(2) 堆栈寻址举例;(3) SP 的修改与主存编址方法有关;3.1.4 指令的基本功能;1. 算术/逻辑/移位指令（简称算逻指令）;2. 数据传送指令;(3) 调用和返回;IN AX, n;3.1.4 指令的格式举例;二、指令格式举例;2. IBM 360;3. Intel 8086;三. 扩展操作码技术 ;OP;例3.2 设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址、一地址、二地址三种格式。 （1）设操作码固定，若零地址指令有P种，一地址指令有Q种，则二地址指令最多有几种？ （2）采用扩展操作码技术，若二地址指令有X种，零地址指令有Y种，则一地址指令最多有多少种？;例3.3某机主存容量为4M × 16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式，试回答：;解：由题意可知： 1) 指令字长=存储字长=16位 2）要完成108种操作，且操作码固定则操作码位数至少为7位 3）6种寻址方式则寻址特征位至少要3位。;（4）立即数的范围;① 执行时间最短;寻址特征;例3.4. 某机指令字长16位，存储器直接寻址空间为128字，变址时的位移量为－64~+63,16个通用寄存器均可作为变址寄存器。采用扩展操作码技术，设计一套指令系统格式，满足下列寻址类型的要求： （1）直接寻址的二地址指令3条； （2）变址寻址的一地址指令6条； （3）寄存器寻址的二地址指令8条； （4）直接寻址的一地址指令12条； （5）零地址指令32条。 试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址的一地址指令，还能容纳多少条？;解：设指令字长等于机器字长，指令格式为：;（3）寄存器寻址的二地址指令8条;（5）零地址指令32条;3.2 处理器的组成与工作过程;二、处理器的基本功能 处理器的工作就是周而复始地执行指令，它的基本功能包括：;三、处理器的逻辑构成;CPU内部结构框图;一、 指令周期的基本概念;2. 每条指令的指令周期不同;3. 具有间接寻址的指令周期;5. 指令周期流程;;2. 间址周期数据流;;3.2.3 指令处理的流水线技术 ;取指令 3; 必须等 上条 指令执行结束，才能确定 下条 指令的地址 造成时间损失;4. 指令的六级流水;三、影响指令流水线性能的因素;指令 1 与指令 4 冲突;(2) 数据相关;（2） 数据相关;（3） 控制相关;（3） 控制相关;四、流水线性能 ;2. 加速比 Sp ;由于流水线有 建立时间 和 排空时间 因此各功能段的 设备不可能 一直 处于 工作 状态 ;m(m + n -1) Δt ;五、流水线的多发技术 ;2. 超流水技术;3. 超长指令字;五、流水线结构;2. 运算流水线;3.3 CISC和RISC;1.RISC的思想;2、RISC 的主要特征 ;三、RISC和CISC 的比较 ; 3.4 80x86系列微处理器 ; 8088的通用寄存器组、ALU、指令系统都是按照16位设计的，与8086完全相同，只不过8088的数据引脚是8位的。这样就可以兼容当时已有的一整套的外围芯片。 8086/8088微处理器的浮点运算能力和I/