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计算机系统结构教程,计算机系统结构的定义

时间:2023-05-04 19:57:36 阅读:180285 作者:4695

一.地址方式

二.指令集结构的功能设计

指令集的基本要求是完整性、规律性、效率和兼容性。 2.1 CISC指令集结构的功能设计

1 .面向对象程序强化指令功能

1 )运算型指令的功能强化2 )数据传送指令的功能强化3 )程序控制指令的功能强化2 )通过面向高级语言的优化安装来改善指令集

1 )加强高级语言和编译器支持2 )高级语言机器3 )通过针对操作系统的优化改进指令集

1 )处理器运行状态与访问方式的切换2 )进程管理与切换3 )存储管理与信息保护4 )进程同步与互斥、信号量管理2.2 RISC指令集结构的功能设计

设计RISC设备,一般应遵守以下规则

1 )指令数量少,简单。 确定指令集时,只选择最常用的指令,然后根据该指令添加一些最有用的指令。 2 )采用简单统一的指令格式,减少寻址方式。 命令字长都是32位或64位。 3 )指令的执行在一个机器周期内完成。 4 )只有load和store命令可以访问存储器,其他命令的操作在寄存器之间进行。 即,采用加载-存储结构。 5 )大多数指令通过硬逻辑实现。 6 )加强优化编译器的作用,为高级语言程序生成优化代码。 7 )充分利用流水技术提高性能。 三. MIPS指令集结构

3.1 MIPS的寄存器

MIPS64有32个64位通用寄存器(GPR )、R1、R31,有时也称为整数寄存器,R0值始终为0.32个64位浮点寄存器)、FPR )、F2、f31

MIPS的数据显示为:1)整数:字节(8位(,半字)、字)、双字)、64位);2 )浮点数:单精度浮点数)、双精度浮点数)、64位)、3.3 MIPS数据

MIPS的数据寻址仅限即时数寻址和偏移寻址。 3.4 MIPS的指令格式

(1)第I类命令

这些指令包括所有load指令、store指令、即时计数指令、分支指令、寄存器跳转指令、寄存器链接跳转指令。 1 ) load命令:访问有效地址为Regs[rs] immediate,从存储器读取的数据放入寄存器rt。 2 ) store命令:访问有效地址为Regs[rs] immediate,保存在存储器中的数据保存在寄存器rt中。 3 )立即计数命令: Regs[rt] - Regs[rs] op immediate。 4 )分支命令:分支目标地址为Regs[rs] immediate,rt为无效。 5 )寄存器跳转、寄存器跳转和链接:跳转目标地址为Regs[rs]。 )2) r类指令

包括ALU命令、专用寄存器读/写命令、move命令等ALU命令: regs [ rd ]-regs [ RS ] func regs [ rt ] (func为具体的运算操作代码() )3) j类命令

跳转命令,跳转&; 包括链接命令、自陷命令、异常恢复命令。 在这样的命令中,命令语言的下位26位是偏移,在其上加上PC值,形成跳转地址。 3.5 MIPS操作

MIPS命令可以分为四类:加载和存储、ALU操作、分支和跳转以及浮点操作。 3.6 MIPS的控制命令

(1) J name :跳转;2 ) JAL name :跳转&; 链接)3) JALR R3 )寄存器跳转&; 链接)4) JR R5 :寄存器跳转)5) BEQZ R4,name )等于零的分支)6) BNE R3,R4,name

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