18第十八讲典型指令分析CISC.ppt

典型指令系统 第4章 指令系统 教学内容 典型指令 精简指令系统 指令系统设计 教学要求 了解典型指令的分类，及其功能。 了解CISC和RISC系统之间的区别，了解SPARC机的指令系统基本特征。 掌握指令系统设计的思路，并能进行简单的指令系统的设计工作。 教学难点 指令系统设计 一 典型指令 1.数据传送指令 2.算术运算指令 3.逻辑运算指令 4.程序控制指令 5.输入输出指令 6.字符串处理指令 二 复杂指令系统 CISC指令系统：产生于VLSI技术，指令系统一般有二三百条。 产品代表：Intel公司的i80X86微处理器，IBM公司开发的大、中型计算机。DEC公司的VAX11/780机。 二 复杂指令系统 特点： 指令系统复杂庞大，寻址方式多。 指令格式多，指令长度不固定。 可访存指令不受限制。 各种指令执行时间相差大，使用频率相差大。 大多数采用微程序控制器。 二 复杂指令系统 传统的CISC设计并不利于提高计算机的速度。原因如下： 复杂的寻址方式，使得计算有效地址时间加长，指令需多次访问主存，执行速度低。 控制器复杂，执行一条机器指令需要多个微周期 采用变长指令，使资源利用效率不高。 三 精简指令系统 RISC产生：CISC系统的低效率。 典型产品： IBM的Power芯片 DEC的Alpha芯片 HP的HPPA芯片 MIPS的R10000芯片 SUN的SPARC芯片 目前RISC不仅是简化的指令系统，而且通过简化指令使计算机结构更合理，方法就是减少指令的执行周期数。 三 精简指令系统 特点 选取使用频率高的一些简单指令，以及一些有用但不复杂的指令，指令数少。 多数指令在一个机器周期内完成，采用流水线结构。 采用LOAD/STORE结构，其余指令为RR型。 固定的指令格式，固定指令长度，常采用三地址指令格式 三 精简指令系统 特点 寻址方式少。 面向寄存器结构，在CPU内设置大量的寄存器。 控制部件可由组合逻辑实现，少用微程序控制。 注重编译的优化。 四 SPARC指令系统 SPARC机字长32位，3种指令格式，6种指令类型： 　⑴算术运算／逻辑运算／移位指令 ⑵取数（LOAD）／存数（STORE）指令 ⑶控制转移指令 　⑷读／写专用寄存器指令 　⑸浮点运算指令 　⑹协处理器指令 四 SPARC指令系统 实例 分析精简指令系统指令替代功能。 五 指令系统设计 考虑指令功能。 考虑指令长度。 考虑操作码位数。固定长度OR扩展码 考虑寻址方式。寻址模式的位数 考虑形式地址D的位数，由寻址空间决定。 实例 例1 、某计算机字长16位，运算器16位，有16个通用寄存器，8种寻址方式，主存容量为64K，指令中地址码由寻址方式字段和寄存器字段组成，问： 单，双操作数指令最多有多少条？ 间接寻址的范围有多大？ 直接寻址的范围？ 变址寻址的范围？ 小结 指令设计是一个难点，不能完整的叙述系统的构造，但是应给出方法。 了解RISC与CISC的区别。 * * 7.特权指令 8. 其他指令，状态寄存器置位、复位指令、测试指令、暂停指令，空操作指令， 计算机执行程序所需的时间P可以计算为： P = I×CPI×T 说明：I是高级语言程序编译后在机器上运行的指令数，CPI为执行每条指令所需的平均周期数，T是每个机器周期时间。 ADD R0,R0,Rd 清除寄存器 CLR XOR RS,－1,Rd 取反码 NOT SUB R0,RS, Rd 取负数 NEC SUB RS,－1,Rd 寄存器内容减1 DEC ADD RS,1,Rd 寄存器内容加1 INC ADD RS,R0,Rd R之间传送数据 MOVE 替代指令 功 能 指令 * * *