计算机组成原理REVIEW.ppt

计算机组成原理,第四章指令系统,4.2指令格式,地址码按操作数来分类1)零地址指令格式:OP2)一地址指令格式：OP(A1)A1或(AC)OP(A)AC3)二地址指令格式：(A1)OP(A2)A1或(A1)OP(A2)A24)三地址指令格式：(A1)OP(A2)A35)多地址指令格式：,（1）因为操作码字段长度为5位（K位），因此能定义24=16种（2K种）操作；（2）根据不同寻址方式的特点，寻址方式M寻址范围如下所示：01个字,即指令字1256个字（2M字）264k字（2N字）364k字（2N字）4256个字(PC值附近256个字)（2M字）（设机器字长为N位，指令的地址位长M位）（3）寻址方式M寻址范围0EA=(PC)即操作数在指令码中1EA=A2EA=(A)3EA=(Rx)+A4EA=(PC)+A,4.3寻址方式1、指令寻址方式2、操作数寻址方式,题目：1、关于PC寄存器计算下条指令的地址：顺序执行时：下条指令的地址=当前(PC)+当前指令的字节数跳跃执行时：下条指令的地址=当前(PC)+当前指令（跳转指令）的字节数+跳转指令的偏移量,4.4指令系统的要求和指令分类,CISC化,RISC化,:从增强指令系统功能出发,指令功能复杂。,:从提高指令执行效率出发,指令功能简单。,4、输入/输出指令,各种信息,主机外设,5、字符串处理指令,字符串传送字符串比较查找转换抽取替换等等,第五章：中央处理器,CPU的总体结构,运算器的组成,1）算术逻辑单元,2）累加寄存器（AC）,1）暂时存放参加运算操作数据和结果的部件2）为ALU提供一个工作区3）运算器中至少要有一个累加器,3）状态标志寄存器（DR）,功能：,指示程序运行方式，反映程序运行结果。,6、用方框图语言表示指令周期,5.2.2时序产生器,5.3微程序设计技术和微控制器,机器指令与微指令的关系,3)、字段间接编译法,控制位的利用率很高，控制复杂不直观并行操作能力更低，执行速度降低通常在局部范围使用，作为直接编译法的补充,段1,段2,段N,译码,译码,注意：在同一微周期中不能同时出现的命令称为互斥命令；在同一微周期中可以同时出现的命令成为相容的微命令，显然相容命令不能放在一起译码微操作可分为相容性和互斥性两种微命令的编码是把一组互斥的微命令编码在一起,2、垂直形微指令在微指令中设置操作码字段、源地址字段、目的地址字段，并将同时操作的微命令种类和数目加以适当的限制。（类似于指令系统，但不同的是：长度固定、微指令条数少于指令条数。）特点：微指令短，并行操作能力有限微程序长，指令执行速度慢微程序设计员只需注意指令功能，对微命令、数据通路的结构不必过多关心微程序源程序规整、直观，便于设计过程自动化,动态微程序设计静态微程序设计一台计算机的指令系统所对应的微程序设计好后不再变动动态微程序设计在可写控存的支持下，计算机可通过改变微指令和微程序来改变指令系统。这种设计的出发点是使计算机能更灵活、更有效地适应各种不同应用目标，在不改变硬件结构的前提下，实现多类指令系统的功能。,注意：计算题主要是计算控制存储器的容量P2375.12题,微程序设计语言1、二进制编写方式用二进制编码填写微指令组成微程序装入控存2、用微程序设计语言用微程序设计语言编写源微程序微编译程序进行编译二进制编码微指令组成的微程序装入控存,5.3.2微程序控制器组成原理,注意：微程序控制器的核心部件是控制存储器，它一般由只读存储器构成,流水线处理技术的出发点就是将工作任务细化，充分利用不同的子任务使用不同的部件这一特性，在子任务一级实现并行。因此流水线技术是一种提高机器并行度的技术，目的是使计算机的的整体效率提高。子任务的划分将任务T划分为K个子任务T=T1，T2，Tk线性优先关系K个子任务之间的关系为：若ij，则必须在子任务Ti完成后，Tj才能开始工作，且各子任务之间无反馈连接,RISC机器的特征：1）使用等长指令。2）寻址方式少，绝不出现存储器间接寻址。3）只有取数、存数指令访问存储器。指令中最多出现RS型指令，绝不出现SS型指令。4）指令集中指令数一般少于100条，指令格式少于4种。5）指令功能简单，控制器多采用硬布