体系结构第2章 第2讲.pptVIP

操作数的类型和大小 操作数表示所表征的那些操作数类型，是应用软件和系统软件所处理的操作数类型的子集。 操作数类型 操作数表示 操作数的类型和大小 确定操作数表示实际上也是软硬件取舍折衷的问题 计算机即使只具有最简单的操作数表示，如只有整数（定点）表示法，也可以通过软件方法处理各种复杂的操作数类型，但是这样会大大降低系统的效率。 如果各种复杂的操作数类型均包含在操作数表示之中，无疑会大大提高系统的效率，但是所花费的硬件代价也很高。 操作数的类型和大小 整数（定点）：二进制补码表示；其大小可以是字节（8位）、半字（16位）或单字（32位）。 浮点：可以分为单精度浮点（单字大小）和双精度浮点（双字大小）。当前普遍采用的是IEEE 754浮点操作数表示标准。 字符和字符串：8位ASCII码表示。 操作数的类型和大小 十进制：通常采用 “压缩十进制”或“二进制编码十进制”表示。压缩十进制数据表示用4位编码数字0～9，然后将两个十进制数字压缩在一个字节中存储。如果将十进制数字直接用字符串来表示，就叫做“非压缩十进制”表示法。 提供给压缩十进制表示法和非压缩十进制表示法两者之间的相互转换的操作分别称为“压缩”与“解压”操作。 操作数的类型和大小 操作数类型的表示主要有如下两种方法： 操作数的类型可以由操作码的编码指定，这也是最常见的一种方法； 数据可以附上由硬件解释的标记，由这些标记指定操作数的类型，从而选择适当的运算。然而有标记数据的机器却非常少见。 操作数的类型和大小 一般的操作数类型大小选择主要有：字节、半字（16位）、单字（32位）、和双字（64位）。 * 先介绍通用的指令集结构概念，在针对MIPS。 * 在操作数数目确定的情况下，操作数类型（寄存器型还是存储器型）不同也导致不同的寻址方式。 有多种方式就要编码指定。 * 注意区分实际地址和有效地址。 * 立即数“寻址”表达的就是数本身。 * 寄存器间址也是一种存储器类型的寻址。 * 注意区分直接寻址和立即数寻址。 * 这样的分析方法很基本，也很重要，是常用的研究手段。 * 要首先满足比例大的。注意，特定大小的字段必然能满足比它小的。 * 首先满足使用频率高的，符合Amdal原则。 * 功能设计和结构设计的区别与联系。 * 常用的操作通常都包括，以体现完备性。 * 典型的两种改变程序流向的指令。 * 区分的实质：检测和跳转是否在一条指令里完成。注意对应的硬件结构上有什么不同，针对同样的应用，代码效率上有什么不同。 * 与上一节偏移地址的选择道理一样。 * 被调用者知道自己将破坏（或使用）哪些寄存器，所以由它自己来保存现场似乎更合理？ * 功能的两个极端。 * 复杂指令集：特定应用领域扩展、灵活性增强、高级语言扩展。 * 管理指令，比如对特定硬件的访问和使用指令。中断，进程管理，通信同步。 * 指令众多：应用频度相差悬殊、硬件复杂。 * 硬件性价不合算，简化硬件，开发规整、高效的结构支持指令的快速执行。 * 指令简单不是最终目的，而是通过简化指令集使硬件结构更加有效。 * 设置特定访存指令——突出的特点。 * C语言中：Int；real，float； 硬件看到的是：32位或64位定点或浮点数。 * 整型和浮点？浮点可以是单字或双字？ 计算机体系结构 计算机体系结构 第二章 指令系统(第二讲) 第二节：指令集结构和MIPS指令集 寻址方式 指令系统的设计和优化 指令系统的发展和改进 操作数的类型和大小 3.寻址技术 在通用寄存器型指令集结构中，一般是利用寻址方式指明指令中的操作数是一个常数、一个寄存器操作数，抑或是一个存储器操作数。 操作码 寻址方式 操作数 寻址方式 操作数 寻址技术 寻址实际上是从形式地址到实际地址的转换。形式地址由指令描述，实际地址也称为有效地址。 有效地址指明的是存储器单元的地址或寄存器地址。 必须加速有效地址生成。 常用的一些操作数寻址方式 寄存器寻址 指令实例：Add R4 , R3 含义：Regs[R4]←Regs[R4]＋Regs[R3] 立即值寻址 指令实例：Add R4 , #3 含义：Regs[R4]←Regs[R4]＋3 常用的一些操作数寻址方式 偏移寻址 指令实例：Add R4 , 100(R1) 含义： Regs[R4]←Regs[R4]＋Mem[100+Regs[R1]] 寄存器间接寻址 指令实例：Add R4 , (R1) 含义： Regs[R4]←Regs[R4]＋Mem[Regs[R1]] 常用的一些操作数寻址方式 索引寻址 指令实例：Add R3 , (R1 + R2) 含义： Regs[R3]←Regs[R3]＋Mem[Regs[R1]+Regs[R2]] 直接寻址或绝对寻址 指令实例：Add R1 , (1001) 含义： R