桂林电子科技大学计算机科学与工程学院计算机科学导论课件 数据操作.pptVIP

一个简单的机器语言 机器结构 16个通用寄存器：0~F，一个字节 每个寄存器用四位二进制表示 256个主存单元：0~255（00~FF） 机器语言 机器指令：每一条2个字节 前4位操作码 后12位操作数域 一种说明性的机器语言 计算机对指令编码 机器的体系结构：16个通用寄存器，255个存储单元 编码后的机器指令 操作码域：说明要进行何种操作 STORE，XOR，JUMP 操作数域：为特定的操作提供了细节的数据 模型机中12条指令：每一条指令用16位数进行编码 指令35A7的解码 加法算法的指令编码形式及相应的解释 程序的执行 计算机通过把需要的指令从内存复制到控制单元来理解一个程序 控制单元 程序计数器：存放下一条指令的地址 确定了机器正在执行程序的哪一部分从而确定了程序执行的顺序 指令寄存器：存放当前正在执行的指令 控制单元以不停重复机器周期的方式来执行它的任务 机器周期：取指周期、解码周期、执行周期 取指周期 ——按照程序计数器指出的下一条指令的地址，从主存中获得下一条指令 模型机中指令在主存中由2个单元表示，取指就是从主存获得两个单元内容 控制单元把从内存中接受过来的指令放到指令寄存器中 给程序计数器+2，以使计数器存放下条指令的地址 解码周期、执行周期 解码周期：指令已在指令寄存器中，控制单元通过指令的操作码码操作数分成正确的部分 即对指令进行了解码 执行周期：控制单元启动适当的电路来完成指令要求的任务 指令B258的解码（跳转指令） 程序执行的一个例子 将两个值从主存中装入、计算其和并将结果装入主存的一个单元 假设程序存储在连续的地址上，从A0开始 把A0放到程序计数器，开始运行程序 控制单元通过提取在地址A0的指令，并把指令（156C）放到指令寄存器中开始取指阶段 此时被取的指令是内存单元中地址为A0和A1中的内容，控制单元将其装入指令寄存器（16位长） 程序计数器+2 主存中即将执行加法程序 取指阶段初期 指令156C解码、执行 控制单元分析在其指令寄存器中的指令 断定：把内存地址6C的内容加载寄存器5中 加载行为在执行阶段运行 控制单元开始下一个周期 取指阶段 指令166D 这个周期将把指令166D从地址A2开始的两个单元中取出 控制单元把这跳指令放到指令寄存器，并把程序计数器加到A4 程序计数器：A4 指令计数器：166D 指令5056 指令5056加载放到指令寄存器，并把程序计数器加到A6 控制单元对指令寄存器中的内容解码，并通过激发补码加法电路把寄存器5和6中数据相加来执行指令 执行阶段，ALU执行被请求的加法，把结果放到存储器0，并向控制单元报告动作结果 程序与数据 主存中多哥程序占据不同的位置 机器只要适当设置程序计数器就可以决定运行哪个程序 机器无法知道哪个是数据哪个是程序 如果程序计数器得到的是数据而不是地址，最终的结果是无法预知的 程序与数据用相同的形式放在内存被证明是一个非常有用的方法 允许一个程序把另一个程序（甚至这个程序本身）当作数据操作 与其它设备的通信 总线的设计 是一个非常细致的工作 总线中的电线就像一个小的天线——接受传输的数据，总是干扰CPU主存以及周边设备之间的通信 总线的长度（台式机中6英寸）明显长于CPU内部的电线长度（用微米计算）——信号的传输时间明显长于CPU的 不同的总线设计反映了 大量数据的并行传输 总线上可变的数据传输率 总线与控制卡的连接的不同特性 通信控制器 * 将寄存器S与T中的用二进制补码表示的数相加，将结果存在寄存器R中5726 RST 5 将寄存器R中的数移动到寄存器S中，40A4 0RS 4 将寄存器R中的数放在主存中地址为XY的单元中，35B1 RXY 3 将数XY装入寄存器R中,20A3 RXY 2 将主存地址位XY存储单元中的数装入寄存器R中，如：1A43将43单元中的数装入寄存器A中 RXY 1 描述 操作数 操作码 将寄存器R中的数右移X次，每次将最低位移出的数字放在最高位的空缺中， A403 R0X 10 将寄存器S与T数进行异或运算，将结果存在寄存器R中， 95F3 RST 9 将寄存器S与T数进行与运算，将结果存在寄存器R中， 8045 RST 8 将寄存器S与T数进行或运算，将结果存在寄存器R中， 7CB4 RST 7 将寄存器S与T中的用浮点数表示的数相加，将结果存在寄存器R中，634E RST 6 描述 操作数 操作码 停机, C000 000 C 如果寄存器R中的数与寄存器0中的相等，就跳到主存中地址为XY中的指令。否则，就按原来的顺序继续执行。（跳转是通过将主存中XY单元的数放入程序寄存器中来实现的）。B43C RXY B 描述 操作数 操作码 35A7：将5号寄存器种数据传递到地址A7 主存单元中 将要放在程