《计算机成原理》考研辅导班讲座第二讲.ppt

《计算机组成原理》考研辅导班讲座第二讲 厦门大学计算机科学系 曾文华 2002年12月22日 联系方式 曾文华 厦门大学计算机科学系 Tel：2185816 MobileE-mail：zengwenhua1964@ whzeng@ 第四章 指令系统 4.1 指令系统的发展与性能要求 一、指令系统的发展 CISC RISC 二、对指令系统性能的要求 完备性 有效性 规整性 兼容性 4.1 指令系统的发展与性能要求（续） 三、低级语言与硬件结构的关系 汇编语言依赖于计算机的硬件结构和指令系统 高级语言与计算机的硬件结构及指令系统无关 4.2 指令格式 指令=操作码+操作数 一、操作码 二、地址码（操作数） 三、指令字长度 四、指令助记符 五、指令格式举例（Pentium 指令格式） 4.3指令和数据的寻址方式 什么是寻址方式？ 一、指令的寻址方式 顺序寻址方式、跳跃寻址方式 二、操作数寻址方式 共10种 三、寻址方式举例 PDP/11 Pentium的寻址方式 4.4堆栈寻址方式 一、串联堆栈（寄存器的堆栈） 二、存储器堆栈 进栈时，先存入数据，后修改堆栈指示器 出栈时，先修改堆栈指示器，然后取出数据 4.5典型指令 一、指令的分类 8类指令 二、基本指令系统 20% 80% 三、RISC RISC指令系统的特点：(1)、(2)、(3) SPARC机的指令系统 第四章 小结 指令寻址方式（操作数的寻址方式） 可变长度指令操作码的编码方法 RISC指令系统的特点 第五章 中央处理器 5.1 CPU的功能和组成 一、CPU的功能 4个方面 二、CPU的基本组成 控制器 运算器 5.1 CPU的功能和组成（续） 三、CPU中的主要寄存器 6个 四、操作控制器与时序产生器 操作控制器的3种类型：硬布线控制器、微程序控制器、硬布线与微程序组合的控制器 5.2 指令周期 一、指令周期的基本概念 指令周期 CPU周期（机器周期） 时钟周期（节拍脉冲、T周期） 二、CLA指令的指令周期（二个CPU周期） 三、ADD指令的指令周期（三个CPU周期） 四、STA指令的指令周期（三个CPU周期） 五、NOP指令和JMP指令的指令周期（二个CPU周期） 5.2 指令周期（续） 六、用方框图语言表示指令周期 公操作：中断处理、通道处理等 5.3时序产生器和控制方式 一、时序信号的作用和体制 硬布线控制器：主状态周期-节拍电位-节拍脉冲 （指令周期-CPU周期-时钟周期） 微程序控制器：节拍电位-节拍脉冲 二、时序信号产生器 时钟源 环形脉冲发生器 节拍脉冲和读/写时序的译码 启停控制逻辑 5.3时序产生器和控制方式（续） 三、控制方式 同步控制方式 异步控制方式 联合控制方式 5.4 微程序控制器 微程序控制的基本思想 一、微命令和微操作 微命令 微操作 二、微指令和微程序 微指令 微程序 5.4 微程序控制器（续） 三、微程序控制器原理框图 四、微程序举例 “十进制加法”指令 五、CPU周期与微指令周期的关系 六、机器指令与微指令的关系 5.5 微程序设计技术 设计微指令结构应当追求的目标 一、微命令编码 直接表示法 编码表示法 混合表示法 二、微地址的形成方法 计数器方式 多路转移方式 5.5 微程序设计技术（续） 三、微指令格式 水平型微指令 垂直型微指令 四、动态微程序设计 5.6 硬布线控制器 什么是硬布线控制器 指令执行流程 微操作控制信号的产生 5.7 传统CPU 一、M6800 CPU 二、Intel 8088 CPU 三、IBM 370系列CPU 四、 Intel 80486 CPU 5.8 流水CPU 一、并行处理技术 并行性：同时性、并发性 时间并行、空间并行、时间并行+空间并行 二、流水CPU的结构 流水计算机的系统组成 流水CPU的时空图 流水线分类：指令流水线、算术流水线、处理机流水线 5.8 流水CPU（续） 三、流水线中的主要问题 资源相关 数据相关 控制相关：延迟转移法、转移预测法 四、奔腾CPU 超标量流水处理机 指令Cache和数据Cache 8段的流水浮点运算器 5.9 RISC CPU 一、RISC机器的特点 RISC机器的三要素 二、RISC CPU实例 MC88110 CPU 指令动态调度策略：按序发射、按序完成；计分牌方法 5.10 多媒体 CPU 一、多媒体技术的主要问题 二、MMX技