计算机组成原理第7章_2指令系统.ppt

7.3 寻 址 方 式 7.3 寻 址 方 式 教学计算机指令格式 LDRX R1,12[R2] 用X表示变址寻址， 把变址寄存器R2的内容与变址偏移量12相加作为 内存地址，进行读操作，读出的数据传送的寄存器 R1； P318 例7.2 P319 例7.3 7.4 指令格式举例 7.5 RISC 技 术 例 指令系统共有74种指令，前4种使用频率平均为0.12，中间15种使用频率平均为0.02，最后55种使用频率平均为0.004。如何编码？平均码长为多少？ 解： 000 001 010 011 100-0000 100-1110 100-1111- 000000 100-1111- 110110 平均码长： 0.12×4×3 + 0.02×15×7 + 0.004×55×13 =1.44+2.1+2.86=6.4 例7.4 某机器字长16位，存储器直接寻址空间为128字， 变址的位移量为-64~+63，16个通用寄存器均可 作为变址寄存器，设计一套指令格式，满足下列要 求： ⑴ 直接寻址的二地址指令3条 ⑵ 变址寻址的一地址指令6条 ⑶ 寄存器寻址的二地址指令8条 ⑷ 直接寻址的一地址指令12条 ⑸零地址指令32条 试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址的一 地址指令，还能容纳多少条？ ⑴ 直接寻址的二地址指令3条 ⑶ 寄存器寻址的二地址指令8条 ⑷ 直接寻址的一地址指令12条 ⑸零地址指令32条 若安排寄存器寻址的一地址指令，还能容纳多少条？ 作业： P335 7.14 7.16 三、CISC 的主要特征 系统指令 复杂庞大，各种指令使用频度相差大 指令 长度不固定、指令格式种类多、寻址方式多 访存 指令 不受限制 大多数指令需要 多个时钟周期 执行完毕 采用 微程序 控制器 CPU 中设有 专用寄存器 难以 用 优化编译 生成高效的目的代码 四、RISC和CISC 的比较 1. RISC更能 充分利用 VLSI 芯片的面积 2. RISC 更能 提高计算机运算速度 指令数、指令格式、寻址方式少， 通用 寄存器多，采用 组合逻辑 ， 便于实现 指令流水 3. RISC 便于设计，可 降低成本，提高 可靠性 4. RISC 有利于编译程序代码优化 5. RISC 不易 实现 指令系统兼容 平均码长的定义： i：表示指令 Fi：指令的频率（度） Bi：编码所用的位数 频率 4 0.12 指令数 15 0.02 55 0.004 00 01 10 11 ⑵ 变址寻址的一地址指令6条 7 4（Rx） 5 11 000 001 010 011 100 101 110 111 11 110 11 111 000 001 010 011 100 101 110 111 128字 11 111 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 OP（16位） 11 111 1100 1101 1110 1111 9位 0000000 0000001 0000010 …. 0011111 试问还有多少种代码未用？ 4*27 -32=480 * 寻址方式 确定 本条指令 的 操作数地址 下一条 欲执行 指令 的 指令地址 指令寻址 数据寻址 寻址方式 一、指令寻址 顺序 ( PC ) + 1 PC 跳跃 由转移指令指出 LDA 1000 ADD 1001 DEC 1200 JMP 7 LDA 2000 SUB 2001 INC STA 2500 LDA 1100 ... 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PC +1 指令地址寻址方式 指令地址 指令 顺序寻址 1 顺序寻址 2 顺序寻址 3 跳跃寻址 7 顺序寻址 8 二、数据寻址 形式地址 指令字中的地址 有效地址 操作数的真实地址 约定 指令字长 = 存储字长 = 机器字长 1. 立即寻址 指令执行阶段不访存 A 的位数限制了立即数的范围 形式地址 A 操作码 寻址特征 OP # A 立即寻址特征 立即数 可正可负 补码