計算機系統結構 2 01 資料表示 筆記

2021-10-20 18:57:39 字數 2386 閱讀 3584

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。

研究:這些資料型別的邏輯結構和物理結構之間的關係並給出響應的演算法。

系統結構設計者要解決的問題:如何確定資料表示(軟硬體取捨折中問題)

當機器設定有定點加、減、乘、除、移位、比較等一系列定點運算指令和相應的運算硬體。可以直接對定點資料進行各種處理時,機器就有了定點資料表示。

當機器設定有邏輯加、邏輯乘、按位相加、邏輯移位等一系列邏輯運算指令和相應的邏輯運算硬體。可以直接對邏輯資料進行各種處理時,機器就有了邏輯資料表示。

類似的,若機器設定有浮點運算指令(如浮點加、減、乘、除、比較、存、取等)和相應的運算硬體,可以對浮點數進行各種處理,機器就有了浮點資料表示。

機器的運算類指令和運算器結構主要是按機器有什麼樣的資料表示來確定的。

一方面是看系統的效率是否有提高,即是否減少了實現時間和所需的貯存空間。

衡量實現時間是否減少,主要是看在主存和處理機之間傳遞的資訊量是否有減少;傳送的資訊量越少,其實現時間就會越少(處理器一般處理速度很快,而從主存中獲取資料相對來說很耗時,如果減少資料傳輸,則可以提高處理效率)。

另一方面是看引入這種資料表示後,其通用性和利用率是否高。

如果只對某種資料結構的實現效率很高,而對其他資料結構的實現效率很低,或者引入這種資料表示在應用中很少用,那麼為此所花費的硬體過多卻並未在效能上得到好處,必然導致效能**比的下降,特別是對一些複雜的資料表示。

基準程式對單字定點雙字浮點資料資料訪問具有較高的頻度。

一對一:乙個資料對應乙個識別符號表示運算元型別的方法有兩種。

1)由指令中的操作碼指定運算元的型別。

多乙個運算元,就要多乙個對應的運算元指令(操作碼)。

2)帶識別符號的資料表示。給資料加上標識,由資料本身給出運算元型別。

簡化了指令系統和程式設計。

簡化了編譯程式。

便於實現一致性校驗。

能由硬體自動完成資料型別的變換。

支援了資料庫系統的實現與資料庫型別無關的要求。

為軟體除錯和應用軟體開發提供了支援。

識別符號資料表示的主要問題

**微觀效能下降、巨集觀效能提公升。**

一對多:幾個或者一組資料對應乙個描述符

為進一步減少識別符號所占用的存貯空間,對於向量、陣列、記錄等資料,由於每個元素具有相同的屬性,為此發展出資料描述符。

資料描述符和資料識別符號的差別在於識別符號是和每個資料相連的,合存在乙個儲存單元中,描述單個資料的型別及特徵。描述符是和資料分開存放的,專門用來描述所要訪問的資料是整塊資料還是單個資料,訪問該資料塊或單個元素所需要的位址以及其他特徵資訊等。

資料描述符舉例:b6700

以b6700的描述符為例,其資料描述符和資料的形式如下所示:

描述符:

讀取到以 101 開頭,則識別為 資料描述符;讀取到000 開頭的資料,則識別為資料。

下圖表示了用資料描述符描述陣列a的情況:具體使用了兩級描述符,一級描述符乙個,二級描述符是連續存放的三個描述符,描述符的前三位都為101;

在具有向量、陣列資料表示的向量處理機上,表現出在硬體上設定有豐富的向量或者陣列運算指令,配置有以流水或者陣列方式處理的高速運算器,只需用一條如下的向量加法:

堆疊資料表示在編譯和子程式呼叫用很有用。

有 堆疊資料表示的計算機成為堆疊計算機。

有若干高速暫存器組成的硬體堆疊,並附加控制電路讓它與主存中的堆疊區在邏輯上組成乙個整體,使堆疊的訪問速度是暫存器的,堆疊的容量是主存的。

有很豐富的堆疊操作類指令且功能很強,直接可對堆疊中的資料進行各種運算和處理。

有力地支援高階語言程式的編譯。

等等再寫(todo)。

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