指令集結構

2021-08-20 20:19:20 字數 2517 閱讀 8916

區別不同指令集結構的主要因素

cpu中用來儲存運算元的儲存單元的型別

cpu中用來儲存運算元的儲存單元的主要型別

堆疊累加器

通用暫存器組

暫存器型指令集結構為什麼是現代指令集結構的主流?

在靈活性和提高效能方面有明顯的優勢

跟其他的cpu內部儲存單元一樣,暫存器的訪問速度比儲存器快。

對編譯器而言,能更加容易、有效地分配和使用暫存器,有效地利用暫存器來計算表示式的值。 針對(a*b)-(c*d)-(e*f)乘法運算任意次序,但堆疊不可以。

暫存器可以用來存放變數。

(1)減少對儲存器的訪問,加快程式的執行速度;

(因為暫存器比儲存器快)

(2)用更少的位址位(相對於儲存器位址來說)來對暫存器進行定址,從而有效地減少程式的目標**的大小。

1.縮短指令長度,

2.擴大定址空間,

3.提高程式設計的靈活性

立即數定址方式和偏移定址方式的使用頻度最高。

完整性、規整性、高效率、相容性 

cisc(complex instruction set computer:複雜指令集計算機)

增強指令功能,把越來越多的功能交由硬體來實

現,並且指令的數量也是越來越多。

面向目標程式增強指令功能優化目標程式的指標:

目標:(1)縮短程式的長度,即減少程式的空間開銷

(2)縮短程式的執行時間,即減少程式的時間開銷 

途徑:增強運算型指令的功能

增強資料傳送指令的功能

增強程式控制指令的功能

面向高階語言的優化實現來改進指令集

目標:縮小高階語言與機器語言的語義差距

(1)編譯器本身比較複雜。

(2)編譯生成的目標**比較難以達到很好的優化。

途徑:增強對高階語言和編譯器的支援   高階語言計算機 

面向作業系統的優化實現改進指令集

risc(reduced instruction set computer:精簡指令集計算機)

盡可能地把指令集簡化,不僅指令的條數少,而且

指令的功能也比較簡單。 

⑴指令系統十分龐大和複雜,體系結構控制硬體也十分複雜;

⑵編譯負擔很重,很難優化;

⑶把儲存效率作為體系結構重要衡量手段,使指令執行時間很難縮短,指令執行效率不高。

控制指令的使用頻度:改變控制流的大部分指令是分支指令(條件轉移)。 

資料表示:計算機硬體能夠直接識別、指令集可以直接呼叫的資料型別。

所有資料型別中最常用、相對比較簡單、用硬體實現比較容易的幾種。 

資料結構:由軟體進行處理和實現的各種資料型別。

研究:這些資料型別的邏輯結構與物理結構之間的關

系,並給出相應的演算法。

由指令中的操作碼指定運算元的型別。

結果:同一運算,資料型別不同要設定不同的指令

帶標誌符的資料表示。給資料加上標識,由資料本身給出運算元型別。

32個64位通用暫存器(gprs)

r0,r1,…,r31

也被稱為整數暫存器

r0的值永遠是0

mips暫存器0($zero)表示常數0

不能被改.   在常用的操作中,很有用

例如,可在暫存器之間傳送資料

add $t2, $s1, $zero

2. 32個64位浮點數暫存器(fprs)

f0,f1,…,f31

mips的資料表示

整數位元組(8位)   半字(16位)

字(32位)    雙字(64位)

浮點數單精度浮點數(32位)  雙精度浮點數(64位)

mips的資料定址方式

立即數定址與偏移量定址  mips的儲存器是按位元組定址的,位址為64位

轉移目標位址為regs[rs]

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