计算机体系结构的定义(续) ·过去的观点: nstruction set architecture(sA)设计 即体系结构设计需要关注并确定: 》寄存器组织、如何访问存储器、寻址方式、指令操作数、硬 件支持的操作种类、指令编码方式 目前的观点: 根据目标机器的特定需求,在成本、功耗、可用性等 约束下最大化机器性能 包括SA,计算机组织(微体系结构),硬件实现 1/29/2021 中国科学技术大学
计算机体系结构的定义（续） • 过去的观点: – Instruction Set Architecture (ISA) 设计 – 即 体系结构设计需要关注并确定: »寄存器组织、如何访问存储器、寻址方式、指令操作数、硬 件支持的操作种类、指令编码方式 • 目前的观点: – 根据目标机器的特定需求，在成本、功耗、可用性等 约束下最大化机器性能 – 包括 ISA, 计算机组织（微体系结构）, 硬件实现 1/29/2021 中国科学技术大学 8
ISA: a Critical Interface software instruction set Fp hardware 1/29/2021 中国科学技术大学
1/29/2021 中国科学技术大学 instruction set software hardware ISA: a Critical Interface 9
ISA需说明的主要内容 Memory addressing Addressing modes Types and sizes of operands Operations Control flow instructions Encoding an isa 优秀的A所具有的特征 可持续用于很多代机器上( portability) 可以适用于多个领域( generality) 对上层提供方便的功能( convenient functionality) 可以由下层有效地实现( efficient implementation 1/29/202la 中国科学技术大学
1/29/2021 中国科学技术大学 ISA需说明的主要内容 • Memory addressing • Addressing modes • Types and sizes of operands • Operations • Control flow instructions • Encoding an ISA • …… • 优秀的ISA所具有的特征 – 可持续用于很多代机器上(portability) – 可以适用于多个领域(generality) – 对上层提供方便的功能（convenient functionality) – 可以由下层有效地实现（efficient implementation ) – …… 10
指令集结构举例 Digital Alpha (v1, v3) 199297 HP PA-RISc ( v1.1, V2.0) 1986-96 Sun Sparc ( v8, v9 1987-95 SGI MIPS( MIPS L,叫Ⅳv,v)1986-96 nte(808680286,80386, 197896 80486, Pentium, MMX,.) 1/29/2021 中国科学技术大学
1/29/2021 中国科学技术大学 • Digital Alpha (v1, v3) 1992-97 • HP PA-RISC (v1.1, v2.0) 1986-96 • Sun Sparc (v8, v9) 1987-95 • SGI MIPS (MIPS I, II, III, IV, V) 1986-96 • Intel(8086,80286,80386, 1978-96 80486,Pentium, MMX, ...) 指令集结构举例 11
MiPS R3000 Instruction set architecture (Summary) Registers 指令类型 Load/store R0-R31 Computational Jump and branch Floating point PC 》 coprocessor HI Memory Management LO 3种指会8是}2 bits wid R型 OP rs sa funct 型oPr rS t immediate J型 OP jump target 1/29/2021
1/29/2021 中国科学技术大学 • 指令类型 – Load/Store – Computational – Jump and Branch – Floating Point » coprocessor – Memory Management – Special R0 - R31 PC HI LO OP OP OP rs rt rd sa funct rs rt immediate jump target 3 种指令格式: all 32 bits wide Registers MIPS R3000 Instruction Set Architecture (Summary) J 型 I 型 R型 12