第四章数据表示和指令系统 ■数据类型和表示 指令系统设计原理和优化 ■RISC计算机
第四章 数据表示和指令系统 ◼ 数据类型和表示 ◼ 指令系统设计原理和优化 ◼ RISC计算机
本章要点 ◆浮点数据表示IEEE标准及应用 ◆自定义数据表示定义、分类及优点 ◆哈夫曼概念及在计算机中应用,操作码 编码法 ◆指令系统编码方法,指令系统设计原贝 ◆两种指令系统风格,特点(RISC CISC) ◆简述RSC的主要技术
本章要点 ⧫浮点数据表示IEEE标准及应用 ⧫自定义数据表示定义、分类及优点 ⧫哈夫曼概念及在计算机中应用，操作码 编码法 ⧫指令系统编码方法，指令系统设计原则 ⧫两种指令系统风格，特点（RISC、 CISC） ⧫简述RISC的主要技术
41引言 系统:又称指令集( instruction set)是计算机体系结构 设计的核心,是计算机软、硬件接口,是用机器语言汇编语言 编写程序的用户所能看到的计算机基本属性。 4.1.1传统计算机指令系统的设计技术 (1)考虑计算机面向的应用领域,程序设计语言,编译程 序,操作系统直到硬件构成等诸多因素。 (2)如何继承软件资产,保证软件向后兼容和向上兼容也 是要加以考虑的现实问题。 总之要对执行性能,软、硬件开发费用,可靠性等各种因 素间的矛盾,综合权衡考虑。设计一种新的指令系统,从提出 指令系统的编码到实现这种指令系统的硬件要经过几次反复
4.1 引言 （1）考虑计算机面向的应用领域，程序设计语言，编译程 序，操作系统直到硬件构成等诸多因素。 （2）如何继承软件资产，保证软件向后兼容和向上兼容也 是要加以考虑的现实问题。 指令系统：又称指令集（instruction set）是计算机体系结构 设计的核心，是计算机软、硬件接口,是用机器语言汇编语言 编写程序的用户所能看到的计算机基本属性。 4．1．1 传统计算机指令系统的设计技术 总之要对执行性能，软、硬件开发费用，可靠性等各种因 素间的矛盾，综合权衡考虑。设计一种新的指令系统，从提出 指令系统的编码到实现这种指令系统的硬件要经过几次反复
计算机指令系统的设计技术基本过程: 1)根据计算机未来用途及通常机器指令集拟出初步指 令系统设计及实现, (2)编出这套指令系统设计的编译程序, (3)进行模拟测试,研究这套指令操作码,寻址方式及 其他效能, (4)进行指令系统的优化 (5)如此反复进行,要充分考虑计算机应用和对各类高 级语言执行效率,并对大量算法进行测试,使机器效能最高。 现代计算机指令系统设计必须由编译程序设计人员同系 统结构设计人员共同配合进行传统计算机指令系统的设计
（1）根据计算机未来用途及通常机器指令集拟出初步指 令系统设计及实现， （2）编出这套指令系统设计的编译程序， （3）进行模拟测试，研究这套指令操作码，寻址方式及 其他效能， （4）进行指令系统的优化。 （5）如此反复进行，要充分考虑计算机应用和对各类高 级语言执行效率，并对大量算法进行测试，使机器效能最高。 计算机指令系统的设计技术基本过程： 现代计算机指令系统设计必须由编译程序设计人员同系 统结构设计人员共同配合进行传统计算机指令系统的设计
指令系统设计规则 完备性:要求计算机的所有功能操作都包含在指令系统 中,指令系统愈丰富,功能愈强,编译程序愈好写好用, 运用范围愈广。 规整性,均匀性:要使相似的操作具有相同的规定,所 有操作都均匀对称地在存储器和寄存器单元间进行,尽可 能甚至不出现例外情况和特殊用法 正交性:编译程序设计人员希望数据类型、寻址方式、 操作类型都互相独立,这样便于处理,也减轻编译负担。 可组合性对称性:指令系统对所有的寻址方式和 所有数据类型都能适用,减化编译程序的代码生成
✓完备性：要求计算机的所有功能操作都包含在指令系统 中，指令系统愈丰富，功能愈强，编译程序愈好写好用， 运用范围愈广。 指令系统设计规则： ✓规整性，均匀性：要使相似的操作具有相同的规定，所 有操作都均匀对称地在存储器和寄存器单元间进行，尽可 能甚至不出现例外情况和特殊用法。 ✓正交性：编译程序设计人员希望数据类型、寻址方式、 操作类型都互相独立，这样便于处理，也减轻编译负担。 ✓可组合性对称性：指令系统对所有的寻址方式和 所有数据类型都能适用，减化编译程序的代码生成