第四章指令系统讲述.ppt

4.1 指令格式 4.2 寻 址 方 式 4.2 寻 址 方 式 4.3 指令的类型 4.4 RISC 技 术 思考1 17.下列关于 RISC 的叙述中，错误的是() A．RISC 普遍采用微程序控制器 B．RISC 大多数指令在一个时钟周期内完成 C．RISC 的内部通用寄存器数量相对 CISC 多 D．RISC 的指令数、寻址方式和指令格式种类相对 CISC 少 思考2 2.假设某系统总线在一个总线周期中并行传输4字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10MHZ，则总线带宽为() A． 10MB/s B． 20MB/s C． 40MB/s D． 80MB/s 例题1 指令字长为12位，每个地址码为3位，采用扩展操作码格式，设计4条三地址指令，16条二地址指令，64条一地址指令和16条零地址指令，画出扩展图。 例题2 某机主存容量为64K*16，采用单字长、单地址指令，共60条。试采用直接寻址、间接寻址、变址寻址和相对寻址4种寻址方式设计指令格式，并说明每一种寻址方式的寻址范围及有效地址的计算方法。 (3) 调用和返回 CALL SUB1 ... ... ... CALL SUB2 … ... CALL SUB2 … RETURN RETURN ... ... 主程序 地址 2000 2100 2101 子程序SUB1 2400 2500 2501 2560 2561 2700 主存空间分配 程序执行流程 子程序SUB2 4.3 指令的类型 IN AX, n OUT DX, AL OUT n, AX OUT DX, AX (4) 陷阱（Trap）与陷阱指令 意外事故的中断 设置供用户使用的陷阱指令 如 8086 INT TYPE 软中断 提供给用户使用的陷阱指令，完成系统调用 五、 输入输出指令 一般不提供给用户直接使用 在出现事故时，由 CPU 自动产生并执行（隐指令） IN AL, DX IN AX, DX 入 端口地址 CPU 的寄存器 出 CPU 的寄存器 端口地址 如 如 IN AL, n OUT n, AL 4.3 指令的类型 一、RISC 的产生和发展 80 — 20 规律 典型程序中 80% 的语句仅仅使 用处理机中 20% 的指令 执行频度高的简单指令，因复杂指令 的存在，执行速度无法提高 RISC（Reduced Instruction Set Computer） CISC（Complex Instruction Set Computer） —— RISC技术 能否用 20% 的简单指令组合不常用的 80% 的指令功能 ？ 二、RISC 的主要特征 选用使用频率较高的一些 简单指令 复杂指令的功能由简单指令来组合 指令 长度固定 只有 LOAD / STORE 指令访存 流水技术 一个时钟周期 内完成一条指令 组合逻辑 实现控制器 多个 通用 寄存器 采用 优化 的 编译 程序 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 A 分析：总线时钟频率为10MHZ，周期为0.1us，总线周期为0.2us。 一个总线周期传输4字节，总线带宽为：4÷0.2=20MB/s。 第四章 指令系统 计算机组成与结构 华北电力大学计算机系 计算机组成与结构 第四章 本章结构 4.4 RISC技术 4.3 指令的类型 4.2 寻址方式 4.1 指令格式 一、指令的一般格式 操作码字段 地址码字段 1. 操作码 反映机器做什么操作 (1) 长度固定 (2) 长度可变 用于指令字长较长的情况 ，RISC 如 IBM 370 操作码 8 位