指令集结构的分类.PPT

*／12*／12*／12*／122.1指令集结构的分类2.1.1指令集结构分类根据五个因素对计算机指令集结构进行分类：(1)在CPU中操作数的存储方法(2)指令中显式表示的操作数个数(3)操作数的寻址方式(4)指令集所提供的操作类型(5)操作数的类型和大小第二章计算机指令集结构设计1.CPU中用来存储操作数的存储单元主要有：2.指令中的操作数可以显式给出，也可以隐式地给出。3.CPU对操作数的不同存取方式堆栈累加器一组寄存器CPU中操作数的存储方法，是各种指令集结构之间最主要的区别所在。2.1指令集结构的分类CPU对操作数的不同存取方式?CPU提供的暂存器每条ALU指令显式表示的操作数个数运算结果的目的地访问显式操作数的过程堆栈0堆栈Push/Pop累加器1累加器Load/Store累加器一组寄存器2/3寄存器或存储器Load/Store寄存器或存储器4.根据CPU内部存储单元类型进行分类，可以分为堆栈型指令集结构累加器型指令集结构通用寄存器型指令集结构例C=A+B表达式在这三种类型指令集结构上的实现方法。假设A、B、C均是保存在存储器单元中，且A和B的值在运算过程中一直被保持。2.1指令集结构的分类C=A+B表达式在这三种类型指令集结构上的实现方法堆栈累加器寄存器(寄存器－存储器)寄存器（寄存器－寄存器）PUSHALOADALOADR1,ALOADR1,APUSHBADDBADDR1,BLOADR2,BADDStoreCStoreC,R1AddR3,R1,R2POPC??StoreC,R3三种类型指令集结构的优缺点指令集结构类型优点缺点堆栈型是一种表示计算的简单模型；指令短小。堆栈不能被随机访问，从而很难生成有效代码。同时，由于堆栈是瓶颈，所以很难被高效地实现。累加器型减小了机器的内部状态；指令短小。由于累加器是唯一的暂存器，这种机器的存储器通信开销最大。寄存器型是代码生成最一般的模型。所有操作数均需命名，且显式表示，因而指令比较长。2.1.2通用寄存器型指令集结构的分类1.通用寄存器型指令集结构的主要优点使编译器有效地使用寄存器。(1)在表达式求值方面，比其它类型指令集结构

具有更大的灵活性;(2)寄存器可以用来存放变量。◆减少存储器的通信量，加快程序的执行速度。（因为寄存器比存储器快）◆可以用更少的地址位来寻址寄存器，从而可以有效改进程序的目标代码大小。2.1指令集结构的分类3.两种主要的指令特性能够将通用寄存器指令集结构（GPR）进一步细分(1)ALU指令到底有两个或是三个操作数？◆有三个操作数的指令：两个源操作数一个结果操作数2.CPU需要设置多少个寄存器呢？主要由编译器使用寄存器的情况来决定。为表达式求值保留一些寄存器为传递参数保留一些寄存器用剩下的寄存器来保存变量2.1指令集结构的分类有两个操作数的指令：一个操作数既作为源操作数，也作为目的操作数。在ALU指令中，有多少个操作数可以用存储器来寻址，也即有多少个存储器操作数？一般来说，ALU指令有0～3个存储器操作数。指令集结构的分类12ALU指令中，存储器操作数个数和操作数个数的

所有可能组合，以及相应的机器实例ALU指令中存储器操作数个数ALU指令中操作数的最大个数机器实例02IBMRT-PC3SPARC，MIPS12PDP-10，IBM360，Motorola680003IBM360的部分指令22PDP－11，部分IBM360指令3?33VAX*／12*／12*／12*／12*