计算机组成原理-考研辅导(严军勇)-04-2003.ppt

* 由于RISC机器的指令比较简单，故完成同样的任务要比CISC机器使用更多的指令，因此RISC的I要比CISC多20％～40％。但是因为RISC的大多数指令只需单周期实现，所以C值要比CISC小得多。同时因为RISC结构简单，所以完成一个操作所经过的数据通路较短，使T值有所减少，根据上述统计折算下来，RISC的处理速度要比相同规模的CISC提高3～5倍。 CISC和RISC * 1.RISC寄存器管理技术 计算机中最慢的操作是访问存储器的操作，因此在RISC中，为了减少访存的频度，通常在CPU芯片上设置大量寄存器，把常用的数据保存在这些寄存器中。 在RISCⅡ中使用了重叠寄存器窗口技术，即设置一个数量比较大的寄存器堆，并把它划分成很多窗口。每个过程使用其中相邻的3个窗口和一个公共的窗口，而在这相邻的3个窗口中有一个窗口与前一个过程公用，还有一个窗口是与下一个过程公用的。 CISC和RISC * 一条指令通常可分为取指、译码、执行、写回等多个阶段，要想在一个周期内串行完成这些操作是不可能的，因此，采用流水线技术势在必行。 当出现数据相关和程序转移情况时，流水线结构就可能发生断流的问题，这将会影响流水线的效率。 CISC和RISC * 在流水线中，取下一条指令是同上一条指令的执行并行进行的，当遇到转移指令时，流水线就可能断流。RISC机器中，当遇到转移指令时，可以采用延迟转移方法或优化延迟转移方法。在采取延迟转移方法时，编译程序自动在转移指令之后，插入一条（或几条，根据流水线情况而定）空指令，以延迟后继指令进入流水线的时间。所谓优化延迟转移方法，是将转移指令与前条指令对换位置，提前执行转移指令，可以节省一个机器周期。 CISC和RISC 基本的数据寻址方式 寻址方式是根据指令中给出的地址码字段寻找真实操作数地址的方式。 指令中的形式地址A───→有效地址EA 寻址方式 OP 立即数 在取指令时，操作码和操作数被同时取出，不必再次访问存储器，从而提高了指令的执行速度。但是，因为操作数是指令的一部分，不能被修改，且立即数的大小将受到指令长度的限制。 1.立即寻址 寻址方式 2.寄存器寻址 指令中地址码部分给出某一通用寄存器的编号，所指定的寄存器中存放着操作数。 两个明显的优点： ?从寄存器存取数据比主存快得多； ?由于寄存器的数量较少，其地址码字段比主存单元地址字段短得多。 操作数 OP 指令寄存器 通用寄存器 Ri R5 操作数S=(Ri) 操作数 EA= Ri R5 寻址方式 操作数 OP 指令寄存器 主存储器 A 3.直接寻址 指令中地址码字段给出的地址A就是操作数的有效地址： EA=A 由于操作数地址是不能修改的，与程序本身所在的位置无关，所以又叫做绝对寻址方式。 操作数 100 操作数S=(A) 100 寻址方式 EA OP 指令寄存器 主存储器 Ri 操作数 ＠ 通用寄存器 4.寄存器间接寻址 指令中的地址码给出某一通用寄存器的编号，被指定的寄存器中存放操作数的有效地址，而操作数则存放在主存单元中。 这种寻址方式的指令较短，并且在取指后只需一次访存便可得到操作数。 操作数 操作数S=((Ri)) 100 R5 EA=(Ri) R5 100 寻址方式 5.间接寻址 指令中给出的地址A不是操作数的地址，而是存放操作数地址的地址。 EA=(A) 通常在指令格式中划出一位＠作为标志位。 ＠=0 直接寻址 ＠=1 间接寻址 操作数 EA OP 指令寄存器 主存储器 A 操作数 ＠ 100 操作数S=((A)) 100 200 200 寻址方式 间接寻址要比直接寻址灵活得多，它的主要优点为： ?扩大了寻址范围，可用指令的短地址访问大的主存空间。 ?可将主存单元作为程序的地址指针，用以指示操作数在主存中的位置。当操作数的地址需要改变时，不必修改指令，只需修改存放有效地址的那个主存单元（间接地址单元）的内容就可以了。 寻址方式 除去一级间接寻址外，还有多级间接寻址。多级间接寻址