[工学]第2章数据表示与指令系统.pptVIP

控制型指令中的条件转移指令总共只需要两种形式，分别是 R2 M1 条件转移 和 0 8 12 15 D2 B2 X2 M1 条件转移 0 8 12 16 20 31 47 表 2.8 IBM 360 指令的动、静态使用频度 又如， IBM 370 的编译程序会经常形成下述 5 条指令构成的指令串： ST(存) REG, SAVE ; (REG)→SAVE L(取) REG, VARIABLE ; (VARIABLE)→REG LA(取地址) REG, N(,REG) ; (REG)+N→REG ST(存) REG， VARIABLE ；REG)→VARIABLE L(取) REG, SAVE ; (SAVE)→REG 该指令串用于给主存的VARIABLE单元内的数增一个N值，即 (VARIABLE)+N→VARIABLE 上述 5 条指令构成的指令串总共占 20 个字节， 在370/145上执行需 8.8 μs。现在增设一条“增量”新指令替代， 其形式为 D2 B2 X2 N 增 量 D2 B2 D1 B1 L 翻 译 0 8 16 20 32 36 47 0 8 12 16 20 31 完成 N+((X2)+(B2)+D2)→(X2)+(B2)+D2 此指令可用于码制变换，如由EBCDIC码变换成ASCII码。构成实现码制变换的变换表的办法是将被变换符(称为源符)作为地址，对应的变换结果(称为目的符)作为该地址中的内容。因此， “翻译”指令就是将由B1 , D1形成的主存字节单元起始，连续L个字符，逐个通过查变换表进行变换，而指令中的B2, D2指明变换表在主存中的起始地址。 也就是该指令能顺序完成 ((B2)+D2+((B1)+D1+G))→(B1)+D1+G 其中， G=0, 1, …, L-1。 2. 面向高级语言的优化实现来改进 表 2.9 各种语句的静态使用频度(%)例 表 2.10 各种算术运算的静态使用频度(%) 将q=(2p-1)/log2 rm代入上式得 实际机器中阶码位数p一般都较大，至少p=8，这时若rm取 16， 则表示比 (4) 可表示数的精度。由于rm愈大，数在数轴上的分布变稀，已可得出数的表示精度下降的结论。从另一个角度分析，由于机器尾数位数m相同情况下，规格化十六进制尾数最高数位中可能出现 4 位机器位中的左面 3 位均为 0， 即rm=2 的可能比rm=16 的有多 3 位机器位的精度。若rm=2k，则最坏情况下，尾数中只用到m-k+1 位机器位来表示，所以，可表示数的精度随rm增大而单调下降。 (5) 运算中的精度损失。运算中的精度损失是指由于运算过程中尾数右移出机器字长使得有效数字丢失后所造成的精度损失，因此它与可表示数的精度是两个不同的概念。由于尾数基值rm取大后，对阶移位的机会和次数要少，且由于数的表示范围扩大，也使出现尾数溢出需右规的机会减少，这从表 2.4 对大量指令执行后统计得出的浮点加法移位距离和所占百分比情况可以看出。因此rm愈大，尾数右移的可能性愈小，精度的损失就越小。 表 2.4 浮点加法的移位距离及百分比 (6) 运算速度。由于rm大时发生因对阶或尾数溢出需右移及规格化需左移的次数显著减少，因此运算速度可以提高。 2. 浮点数尾数的下溢处理方法 截断法。 (2) 舍入法。 (3) 恒置“1”法。 (4) 查表舍入法。 图 2.9 rm=2, m=2 时，各种下溢处理方法的误差曲线 图 2.10 k位ROM查表舍入 2.2 寻 址 方 式 2.2.1 寻址方式分析 大多数计算机都将主存、通用寄存器、堆栈分类编址，因此就有分别面向寄存器、堆栈和主存的寻址方式。 面向寄存器的寻址方式操作数可以取自寄存器或主存，结果大多保存在寄存器中，少量的送入主存。面向堆栈的寻址方式主要访问堆栈，少量访问主存或寄存器。面向主存的寻址方式主要访问主存，少量访问寄存器。 2.2.2 逻辑地址与主存物理地址 图 2.11 逻辑地址空间到物理地址空间的变换 图 2.12 基址寻址 各种信息在存贮器中 存放的地址必须是： 字节信息地址为 ×…×××× 半字信息地址为 ×…××× 0 单字信息地址为 ×…×× 0 0 双字信息地址为 ×…× 0 0 0 图 2.13 各种宽度信息的存贮 2.3 指令系统的设计和改进 2.3.1 指令格式的优化 1.