計算機系統結構 計算機指令集結構

2021-07-30 20:06:14 字數 1753 閱讀 8968

一、定址方式

二、指令集結構的功能設計

對於指令集的基本要求是:完整性、規整性、高效性和相容性。
2.1 cisc指令集結構的功能設計

1.面向目標程式增強指令功能

1)增強運算型指令的功能

2)增強資料傳送指令的功能

3)增強程式控制指令的功能

2.面向高階語言的優化實現來改進指令集

1)增強對高階語言和編譯器的支援

2)高階語言機器

3.面向作業系統的優化實現改進指令集

1)處理機工作狀態和訪問方式的切換

2)程序的管理和切換

3)儲存管理和資訊保護

4)程序的同步與互斥,訊號燈的管理

2.2 risc指令集結構的功能設計

設計risc機器一般應當遵守以下規則

1)指令條數少而簡單。確定指令集時,只選取使用頻率很高的指令,在此基礎上補充一些最有用的指令。

2)採用簡單而又統一的指令格式,並減少定址方式。指令字長都為32位或64位。

3)指令的執行在單個機器週期內完成。

4)只有load和store指令才能訪問儲存器,其他指令的操作都是在暫存器之間進行。即採用load-store結構。

5)大多數指令都採用硬邏輯來實現。

6)強化優化編譯器的作用,為高階語言程式生成優化的**。

7)充分利用流水技術來提高效能。

三、mips指令集結構

3.1 mips的暫存器

mips64有32個64位通用暫存器(gpr):r0,r1,...,r31,它們有時被稱為整數暫存器,r0的值永遠是0.

32個64位浮點數暫存器(fpr):f1,f2,...,f31.

3.2 mips的資料表示

mips的資料表示有:

(1)整數:位元組(8位)、半字(16位)、字(32位)、雙字(64位)

(2)浮點數:單精度浮點數(32位)、雙精度浮點數(64位)

3.3 mips的資料定址方式

mips的資料定址只有立即數定址和偏移量定址。
3.4 mips的指令格式

(1)i類指令

這類指令包括所有的load和store指令、立即數指令、分支指令、暫存器跳轉指令、暫存器鏈結跳轉指令。

3)立即數指令:regs[rt]

(2)r類指令

包括alu指令、專用暫存器讀/寫指令、move指令等

alu指令:regs[rd]

(3)j類指令

3.5 mips的操作

mips指令可以分為4大類:load和store、alu操作、分支與跳轉、浮點操作。
3.6 mips的控制指令

(1)j name : 跳轉

(2)jal name : 跳轉並鏈結

(4)jr r5 : 暫存器跳轉

(5)beqz r4,name : 等於零時分支

(6)bne r3,r4,name : 不相等時分支

(7)movz r1,r2,r3 : 等於零時移動

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