计算机系统结构chap2-0929讲义.ppt

2.6 DLX指令集结构 2.7.2 DLX指令集结构效能分析 ? DLX指令集结构的指令格式、寻址方式和操作都非常简单 ? 目标程序的指令数增加 ? 目标程序的执行时间增加？ 2.7 DLX指令集结构 ？ ?1:6 ?2:1 ?3:1 指令长度 指令编码 2. 选择哪种表示寻址方式的方法？ 由两个因数决定： (1) 指令集结构所采用的寻址方式种类及其适用范围 (2) 操作码与寻址方式之间的独立程度 2.5.2 指令集格式的选择 三种指令集编码格式 : 变长编码格式 固定长度编码格式 混合型编码格式 2.5 指令集格式的设计 ? 1. 变长编码格式 ◆ 有效减少指令集结构的平均指令长度，降低目标代码的长度。 ◆ 使得各条指令的字长和执行时间大不一样。 多数CISC计算机的指令集结构均是采用这种编码格式。 2. 固定长度编码格式 将操作类型和寻址方式组合编码在操作码中，所有指令的长度是固定唯一的。 3. 混合型编码格式 通过提供一定类型的指令字长，期望能够兼顾降低目标代码长度和降低译码复杂度两个目标。 浮点数表示 每个浮点数均由三部分组成：符号位S、指数部分E和尾数部分M 1) 单精度格式(32位)：S=1位，E=8位，M=23位 2) 双精度格式(64位)：S=1位，E=11位，M=52位 2.5 指令集格式的设计 以单精度格式来说明 S： 取值0或1，表示浮点数值的正或负 M： 表示尾数值为 1.M E： 当取值1?254时，经移码表示指数-126 ? +127 （减127） 当取值0时， 若M=0，表示 0 若M?0，表示非规格化数，尾数 值为 0.M 当取值255时，若M=0，表示? 若M?0，表示非数值 2.5 指令集格式的设计 例如： 1 1000…… ? S=1，E=127，M=0.5 ? 值=(-1)11?2127-127?1.5=-1.5 0 0100…… ? S=0，E=129，M=0.25 ? 值=(-1)01?2129-127?1.25=5 2.5 指令集格式的设计 2.5 指令集格式的设计 在计算机科学中，DLX是Dancing Links的缩写，该算法由Donald Knuth提出。 DLX是一种多元未饱和型指令集结构。称之为多元未饱和型结构，是因为它不仅体现了当今多种机器（AMD29K、DEC station 3100、MIPS M/120A、RISC I、SPARC station 1、Sun 4/110等）指令集结构的共同特点，而且它还将会体现未来一些机器的指令集结构的特点。 2.6 DLX指令集结构 DLX指令集结构的设计思想： 具有一个简单的 Load / Store 指令集； 注重指令流水效率； 简化指令的译码； 高效支持编译器。 2.6 DLX指令集结构 通用寄存器型指令集结构 Load / Store 指令集结构 支持偏移寻址、立即寻址、寄存器间接寻址 偏移寻址的偏移量应该在 12 至16 位 立即寻址的立即值大小应该在 8 至16 位 整形操作数支持 8 位、16 位、32 位 浮点操作数支持32 位、64 位 指令长度单一（32位），格式简单 通用寄存器个数大于等于16 2.6 DLX指令集结构 一般要求： 2.6.1 DLX指令集结构 DLX中的寄存器 DLX的数据类型 DLX的寻址方式和数据传送 DLX的指令格式 DLX中的操作 2.6 DLX指令集结构 2.6 DLX指令集结构 一、DLX中的寄存器 (1) 32个通用寄存器 命名：R0、R1、?、R31 长度：32位 寄存器R0的值总是为0。 (2) 32个浮点寄存器 命名：F0、F1、?、F31 长度：32位 (2) 32个浮点寄存器 可以用来保存 32 位的单精度浮点数，或者通过相邻两个浮点寄存器奇偶对 FiFi+1（i = 0, 2, 4, ?, 30）来保存双精度浮点数，这种组合而成的64 位双精度浮点寄存器在 DLX 中分别被命名为 F0、F2、?、F28、F30。 (3) 一些特殊的寄存器 （比如用来保存浮点操作结果信息的浮点状态寄存器） 可以和通用寄存器相互进行数据传送。 2.6 DLX指令集结构 二、DLX的数据类型 DLX提供了多种长度的整型数据和浮点数据。 (1)??整型数据 有 8 位、16 位和 32 位多种长度。 (2)??浮点数据 有32位单精度浮点数和64位双精度浮