计算机系统结构chapter2-1 第二章 数据表示、寻址方式与指令系统.pptVIP

* 3 引入数据表示的原则 (1) 看系统的效率是否提高，是否减少了实现时间和所需的存储空间； 举例1：两个200*200的二维定点数组相加 PL/1 A=A+B, 无阵列型：编译生成代码有6条指令，其中4条需循环执行 200*200=40000次 有阵列型：1条指令，在主存和处理机之间的信息传送量仅取指就减少4*40000=160000次 * 引入数据表示的原则（续） (2) 看引入数据表示后，其通用性和利用率是否高； 通用性：是否对多种数据结构均适用。 利用率：硬件设置大小的选择。 数据结构的发展总是优先于机器的数据表示，应尽可能为数据结构提供更多的支持。 * 定点数与浮点数(选讲) 计算机处理的数值数据多数带有小数，小数点在计算机中通常有两种表示方法， 一种是约定所有数值数据的小数点隐含在某一个固定位置上，称为定点表示法，简称定点数； 另一种是小数点位置可以浮动，称为浮点表示法，简称浮点数。 * 定点数表示法(fixed-point) 定点小数是纯小数，约定的小数点位置在符号位之后、有效数值部分最高位之前。 定点整数是纯整数，约定的小数点位置在有效数值部分最低位之后。 * 浮点数表示法(floating-point number) 与科学计数法相似，任意一个J进制数N，总可以写成 N = J E × M 式中 M 称为数 N 的尾数(mantissa)，是一个纯小数； E 为数 N 的阶码(exponent)，是一个整数， J 称为比例因子 JE 的底数。 这种表示方法相当于数的小数点位置随比例因子的不同而在一定范围内可以自由浮动，所以称为浮点表示法。 * 其中 ES 表示阶码的符号，占一位，E1～En 为阶码值，占 n 位，尾符是数 N 的符号，也要占一位。 条件：当机器设置有定点运算指令和相应的硬件，可以直接对定点数进行各种处理时，机器就有了定点数据表示。当机器设置有逻辑运算指令和相应的硬件，可以直接对逻辑数进行各种处理时，机器就有了逻辑数据表示。 计算机处理的数值数据多数带有小数，小数点在计算机中通常有两种表示方法，一种是约定所有数值数据的小数点隐含在某一个固定位置上，称为定点表示法，简称定点数；另一种是小数点位置可以浮动，称为浮点表示法，简称浮点数。 用两个定点数来分别表示一个浮点数的阶码和尾数。两个浮点数的运算时通过软件将它们分别映像成机器中的两个定点数表示来运算和处理，不方便而低效。 变址寻址方式: 把CPU中某个变址寄存器的内容与偏移量D相加来形成操作数有效地址。 在机器语言中实现，从而使机器语言中的操作码和高级语言中的运算符一样 指令种类减少，缩短了操作码位数 每个操作数平均被访问R次: 表明R次重复，就是R次访问的操作数其实真正的是1个操作数 I指令数，2*32I是指令访问的操作数，每个操作数被访问了R次，那么2*32I/R就是实际的操作数个数 用两个定点数来表示一个浮点数 计算机系统结构 第二章 数据表示、寻址方式与指令系统 * 目录 2.1 数据表示 2.2 寻址方式 2.3 指令系统的设计和优化 2.4 指令系统的发展和改进 * §2.1 数据表示 1 数据表示与数据结构 (重点) 2 高级数据表示 自定义数据表示（Self_defining） 带标识符的数据表示 数据描述符 向量数组数据表示 堆栈数据表示 3 引入数据表示的原则 4 浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择（选讲） * 1 数据表示 定义：机器硬件能直接识别和引用的数据类型。 条件：相应的运算指令和运算硬件(处理部件)。 分类：基本数据表示、高级数据表示、自定义数据表示。 目标： 缩小高级语言和机器语言间的语义差别 提高性能/价格 节省处理时间和存储空间 实现：最小的存储空间、最简单的存取算法。 * 数据表示与数据结构 数据表示：指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。由硬件实现的数据类型 数据结构：面向计算机系统软件、面向应用领域所需处理的数据类型。由软件实现的数据类型。 反映了应用中用到的各种数据元素或信息单元之间的结构关系 目标：最大限度满足应用要求、最简化的方法实现。 实现：通过数据表示和软件映象相结合方法实现。 两者的关系 不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持 数据表示是数据类型的子集 数据结构和数据表示是软、硬件的界面 数据表示的确定实质上是软、硬件的取舍问题 * 数据类型 定义：具有一组值的集合，且定义了作用于该集合的操作集。 目的：防止不同类型数据间的误操作。 分类：基本类型、结构类型。 基本数据类型 内容：二进制位、二进制位串、整数、十进制数、浮点数、字符、布尔数等。 结