《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》第二章

第二章

數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)§1數(shù)據(jù)表示

一、數(shù)據(jù)表示的確定1.何謂數(shù)據(jù)表示

由硬件直接識別和處理（引用）的數(shù)據(jù)類型，2.數(shù)據(jù)表示的主要類型1）常用數(shù)據(jù)表示：定點(diǎn)數(shù)、字符串、浮點(diǎn)數(shù)等。2）高級數(shù)據(jù)表示：自定義、向量、堆棧數(shù)據(jù)表示3.

數(shù)據(jù)表示與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系1）數(shù)據(jù)表示是硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2）數(shù)據(jù)表示是指令加工的對象4.數(shù)據(jù)表示確定在進(jìn)行軟件和硬件的功能分配時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮在機(jī)器中設(shè)置哪些數(shù)據(jù)表示，使之能對應(yīng)用中用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有高的實(shí)現(xiàn)效率。在定點(diǎn)、浮點(diǎn)、字符串、邏輯、十進(jìn)制等基本數(shù)據(jù)表示的基礎(chǔ)之上，根據(jù)應(yīng)用的需要，考慮在機(jī)器中引入哪些高級的數(shù)據(jù)表示，以便能為數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)提供更好的支持（通用性和利用率是否較高）。

1）一般計(jì)算機(jī)要選用常用的數(shù)據(jù)表示；2）對較高級的數(shù)據(jù)表示要有針對選取。

①當(dāng)處理的數(shù)據(jù)類型較多時(shí)，可選自定義的數(shù)據(jù)。②當(dāng)對向量數(shù)據(jù)處理較多時(shí)，可選向量數(shù)據(jù)表示。③當(dāng)逆波蘭表達(dá)式處理較多時(shí)，可選堆棧數(shù)據(jù)表示。

二、自定義數(shù)據(jù)表示

自定義數(shù)據(jù)表示是為縮短高級語言和機(jī)器語言的語義差距引出來的。它又有標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)描述符兩類。1.標(biāo)志符

1）格式

①類型標(biāo)志②數(shù)據(jù)值類型標(biāo)志數(shù)據(jù)值2）標(biāo)志位位數(shù)選取①簡單的用三位標(biāo)志符區(qū)分8種（23）類型②根據(jù)需要選取更多位3）使用標(biāo)志位的優(yōu)缺點(diǎn)可簡化指令系統(tǒng)與編譯程序，便于不同數(shù)據(jù)類型的自動校驗(yàn)與轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn)：一個標(biāo)志位只能對一個數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，其描述效率不高。2.描述符

①特征位：用來區(qū)分描述符還是非描述符。當(dāng)為描述符時(shí)，才有后面的三個字段，如某機(jī)采用101表示描述符的特征位。②塊長度：描述數(shù)據(jù)塊的個數(shù)。③塊首址：第一個數(shù)據(jù)單元的地址。④塊屬性：描述數(shù)據(jù)的特征。2）使用描述符的好處①描述相同類型的數(shù)據(jù)時(shí)，描述效率高；②利用塊屬性也有利于對信息的保護(hù)；③可當(dāng)作直接尋址及間接尋址使用。直接尋址：根據(jù)描述符給出數(shù)據(jù)塊的首址，直接尋址。

存儲器一次間接存儲器兩次間接：

描述符給出的仍是數(shù)據(jù)描述符④可描述陣列數(shù)據(jù)：描述一個陣列可用一級、二級描述符描述。

a00…a03A=┇a30…a33

一級描述符（要求數(shù)據(jù)連續(xù)存放）

分別利用兩級描述符和三級描述符描述下列陣列數(shù)據(jù)。a00a01a02a03b00b01b02b03a10a11a12a13b10b11b12b13A=a20a21a22a23B=b20b21b22b23a30a31a32a33b30b31b32b33

§2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展途徑

一、從提高CPU的利用率出發(fā)

二、從單機(jī)向多機(jī)發(fā)展

§3影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的因素

一、程序的可移植性的影響

二、應(yīng)用對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響

三、器件發(fā)展的影響

第二章數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)

§1數(shù)據(jù)表示

一、數(shù)據(jù)表示的確定

二、自定義數(shù)據(jù)表示

1.解：1）兩級描述符：或：

2）三級描述符三、向量數(shù)據(jù)表示1.含義：有序排列的數(shù)據(jù)元素稱為向量（向量數(shù)據(jù)）

2.向量數(shù)據(jù)的三要素：

1）基地址：存放第一個向量數(shù)據(jù)的地址；

2）向量長度：向量數(shù)據(jù)個數(shù)；

3）位移量：與基地址的距離。

3.根據(jù)三要素可推出參數(shù)1）起始地址=基地址+位移量，實(shí)際參與本次操作的第一個數(shù)據(jù)（元素）的地址；2）有效向量長度=向量長度-位移量，實(shí)際參與本次操作的向量數(shù)據(jù)個數(shù)。

4.向量運(yùn)算指令

STAR—100機(jī)共有16個向量寄存器，每個寄存器用四位二進(jìn)制數(shù)表示。1）格式：FGXAYBZC說明：F：主操頑作碼梁字段扯，表場示向唇量指搭令操占作性飾質(zhì)。G：輔操褲作碼廈字段親（根臂據(jù)結(jié)冬果，河進(jìn)行帆轉(zhuǎn)移蓮等）X：存放植源向擺量A長度木及基自址的約寄存祝器號捎。Y：存放柿源向漿量B長度此及基隱址的音寄存徹器號滔。A：源向榜量A位移決量所鎖在寄榨存器臘號。B：源向轉(zhuǎn)量B位移暴量所設(shè)在寄沃存器撇號。Z：控制鏡向量話長度絲式（在G有效梳時(shí)）累。C：存放鞭結(jié)果瞞向量C長度按及基著地址煮的寄詠存器寨號。FGXAYBZC3）命例子即：完成摔以下?lián)Q向量澆運(yùn)算權(quán)。A，乖B向量蜓分布策如右書圖示夢。c0啄=a漆3+監(jiān)b1c1經(jīng)=a揚(yáng)4+潤b2┇c7刻=a孔10墾+b亮8設(shè):編譯寸程序艇測出8、9、10、11、12號寄搬存器濃空閑,并分蛾別存墨放X、A、Y、B、C，畫粉出各膏寄存掃器及愈指令線的內(nèi)咐容。FGXAYBZC解：①向季量寄沃存器濱分配赴(無G)

X=1000B111000H8#A=1001BY=1010BB=1011BC=1100B39#10#11#12#92000H183000H②向塔量指盟令格帽式填儲寫FGXAYBZC向量加

1000100110101011

11005.稀疏裝向量揭的壓湖縮1）難稀疏剩向量宏含義堆：具扮有多妙個0固元素謎的向糟量。2）梳壓縮灶辦法沫：利辨用有滋序“垮位向霧量”大來指筑明稀寇疏向仆量中鄰各元跪素的覽狀況尸及所裙在位雙置。①位升向量吃的位鼓數(shù)與渡向量攤長度積相等滿。②某略元素杜為0鍋時(shí)，突對應(yīng)伸位向閱量的斧位為產(chǎn)0。某元同素為睜非0燭時(shí)，件對應(yīng)檔位向葛量的絮位為碰1。如：耗稀疏毛向量a000a30a5a60有序閣位向姜量:占用始5個嬸單元節(jié)省喬3個斃單元1001011056-1127834a0擇=殃56a3憑=各-1補(bǔ)12a5導(dǎo)=承78a6類=洪34目的恥：*可技節(jié)省饞存儲好空間蛋；*實(shí)急際長容度減膠少可撓加快雪運(yùn)算霞速度酒。壓縮本向量四、著堆棧擺數(shù)據(jù)評表示1.含義瞞：凡單是按糞先進(jìn)警后出效方式旗工作避的特鄙殊（野存儲驗(yàn)）區(qū)辟域稱駱為堆蚊棧。2.堆棧韻組成第方式只：1）托寄存慎器堆胞棧，壯全由建寄存內(nèi)器構(gòu)童成，順?biāo)俣壤湛?，該擴(kuò)充扔棧容束成本搏高。2）催寄存芒器與系存貯訓(xùn)器結(jié)男合堆扒棧。①寄物存器忘速度劈燕快作王棧頂內(nèi)（需購數(shù)個昂棧頂追寄存寸器）費(fèi)。②存呀貯器袍價(jià)格祖低擴(kuò)豪充棧鞏容易音。3.堆棧祥的生渣長方憲式通常革采用評向下狼生長腐方式夠：壓妄入數(shù)突據(jù)后在，堆頓棧指傍針SP向地越址減鼓少方沃向變誤化。4.堆棧警的主耳要作背用1）班保護(hù)洋信息縫，保坡存現(xiàn)炒場；2）追支持景子程駕序嵌粉套與粉中斷檔嵌套伍以及簡遞歸煤調(diào)用蜻的正腎確進(jìn)尾入與笑返回拾；3）像十分伴有利清于完圍成對濃逆波欺蘭表錘達(dá)式附的運(yùn)膽算。5.逆波榮蘭表薪達(dá)式憲及其玻運(yùn)算1）姿三種牛表達(dá)架式①數(shù)確學(xué)表岔達(dá)式肯：A+槐B②波蘭完表達(dá)訓(xùn)式：前+AB③逆波透蘭表盼達(dá)式窩：AB后+2）艷數(shù)學(xué)冰表達(dá)含式的捐樹結(jié)遷構(gòu)①把頓運(yùn)算糕符做配結(jié)點(diǎn)丸。②把魚運(yùn)算軌元素鍛做葉渣子。③把常最后撓一個器運(yùn)算似符作載根節(jié)嫂點(diǎn)（賢二叉石樹）致例：修（A+斤B）份*C胳-D明/（無E+糞F）3）淚逆波賀蘭表卻達(dá)式妹的生筒成利用那后序棵遍歷料樹，姿生成立逆波步蘭表梨達(dá)式婚要點(diǎn)消：先左從，后神右，惜先枝需葉，羞后結(jié)薄點(diǎn)，洲依次比收集涼運(yùn)算企元素絲式與運(yùn)招算符誦，直私到最擊后一償個運(yùn)遮算符鼓（根微結(jié)點(diǎn)央）為拔止。AB作+C產(chǎn)*D畝EF禾+/笑-4）在堆記棧機(jī)判上完才成逆隆波蘭豈表達(dá)蹤蝶式運(yùn)費(fèi)算要點(diǎn)：見齊運(yùn)算追元素礎(chǔ)壓入續(xù)堆棧魂。見運(yùn)脆算符建就將蜜次棧艦頂元廚素與擠棧頂棚元素批進(jìn)行撫相應(yīng)救運(yùn)算工，獨(dú)結(jié)阻果留惜在棧作頂，閱直到嘩最后身一個烤運(yùn)算闖符。五、弦浮點(diǎn)岸數(shù)尾僅數(shù)的炮基值戀（rm）選擇1.浮點(diǎn)敗表示N=S×rp浮點(diǎn)現(xiàn)數(shù)的烏一般掉形式S尾數(shù)同（含小雨數(shù)點(diǎn)）p階碼r基數(shù)榮（基句值rm）計(jì)算衫機(jī)中r取2、剃4、聽8、廣16等壇。如：0.槐23昆5×浩81當(dāng)r=吹2N罰=同11.01太01=竭0.11守01總01必×210=金1.10接10活1×倡21=錯11星01.01農(nóng)×2-1盈0=動0.00辰11敞01司01川×210胡0計(jì)算藥機(jī)中S小數(shù)銹、可嚼正可軟負(fù)p整數(shù)痛、可校正可卡負(fù)規(guī)格篩化數(shù)二進(jìn)制表示S小數(shù)反點(diǎn)后狹的最奮高數(shù)蓬值位岔為非0的浮蟻點(diǎn)數(shù)瘦稱為衫規(guī)格款化浮仗點(diǎn)數(shù)登。2.浮點(diǎn)青數(shù)的蕉一般洞格式3.rm影響串的因丹素①數(shù)偉的表朋示范緩圍上圖蹦中階碼蹦的位艇數(shù)P的大紡小主胡要影激響浮斤點(diǎn)數(shù)街的可返表示啄范圍吹的大睬小。尾數(shù)喜的位兵數(shù)m主要誼影響障浮點(diǎn)紙數(shù)的墓可表?xiàng)U示精患度。當(dāng)P一定梳時(shí)，映尾數(shù)兆采用各什么德進(jìn)制至（r）可卵影響數(shù)的約表示讀范圍鑄、精遮度及順數(shù)在僻數(shù)軸甚上分為布的詞離散畢程度。P在所緩有的懶機(jī)器龜種都條時(shí)采籠用二協(xié)進(jìn)制香。rm=2時(shí)，m位非0折最小觸正尾辣數(shù)2-m.0全0…歡01最大據(jù)正尾泡數(shù)1寬-2-m.1風(fēng)1…萌11最大正正階吧2^p–1餓0姐11池…1P個1最大國負(fù)階雕-2透^p10幅0…者0P個0最小濃正浮孕點(diǎn)數(shù)2-m*2-2西^P非0護(hù)最小齒尾數(shù)乘最大所負(fù)階開-2竄^prm-m’*rm-2砍^P最大極的正納浮點(diǎn)方數(shù)(1-昂2-m)*22^粱P-狠1最大復(fù)尾數(shù)乘最大正階-蒜2^p-省1(1瓜-rm-m丹’)*兄rm2^慚P-臺1正數(shù)共軸上來表示泄范圍rm-m’*當(dāng)rm-2贊^P~(旬1-rm-m’)殲*rm2^繩P-復(fù)1②規(guī)格經(jīng)化浮臟點(diǎn)數(shù)赴個數(shù)尾數(shù)雙最高蹈數(shù)值怠位為籌非0棚的浮錘點(diǎn)數(shù)緞稱為問規(guī)格亡化浮英點(diǎn)數(shù)。設(shè)：P=掩2桐，m革=4正尾辱數(shù)、洗規(guī)格這化、斜非負(fù)懷階。rm=2時(shí)，緞共有各32笨個規(guī)撒格化撐浮點(diǎn)橫數(shù)10008/168/88/48/210019/169/89/49/2

┇

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┇111115/1615/815/415/2

p

m00011011rm=1陜6時(shí)，溉共有敢60杰個規(guī)纏格化背浮點(diǎn)神數(shù)00011/1611625600102/16232512

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┇111115/16152403840

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00011011rm=4時(shí)m0001101101004/164/441601015/165/452001106/166/462401117/167/472810008/168/483210019/169/4936

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┇111115/1615/41560p③規(guī)斯格化昨浮點(diǎn)伐數(shù)的改稀密鄰度erm=1染6時(shí)e=他15治/3讓2=鵝0.較47rm=4時(shí)e=州24鞭/3貓2=蟻0.詞75結(jié)論：rm越大培，規(guī)牽格化兵浮點(diǎn)嘩數(shù)分貓布越羅稀疏茅。④精度讓：（從e可以孤看出憶）rm大，緞精度豪低。4.rm的選距擇原岔則①應(yīng)桃視數(shù)晉的表扯示范伶圍決破定。②隨香著位榜數(shù)范搭圍越們來越檢大，rm有向政下取診的趨禮勢。習(xí)題2.分別辛用rm=2和8，在軋不包襪括符船號位幼在內(nèi)眼的p=林3，m=薦3且非國負(fù)階鄰、正敘尾數(shù)榴、規(guī)肢格化慌條件故下1）先覺列出踐兩種rm的規(guī)戀格化受浮點(diǎn)辦數(shù)表息。2）分友別計(jì)務(wù)算rm=2和8條件勒下規(guī)磁格化哭數(shù)的乒個數(shù)碌，數(shù)篩的表烈示范砍圍及內(nèi)表示嗽比e。最小間規(guī)格意化浮落點(diǎn)數(shù)鋼的尾坐數(shù)的絮確定霞：設(shè)尾豆數(shù)位象數(shù)m=勝4階碼布部分憑值E=圾0對（0.鐵1）r二進(jìn)連制：0.案10胞00稼1撓/2四進(jìn)時(shí)制：0.準(zhǔn)01易00鍋1籃/4八進(jìn)點(diǎn)制：0.咱00亮10楚1頸/8十六夏進(jìn)制切：0.退00皮01較1床/1確6三、填向量呆數(shù)據(jù)每表示四、粒堆棧差數(shù)據(jù)偽表示五、魯浮點(diǎn)吵數(shù)尾肌數(shù)的欠基值兆（rm）選擇rm選擇浮點(diǎn)爪數(shù)的閘一般笛格式rm對數(shù)累的表賢示個拍數(shù)、慈范圍、精度、稀密較度e的影臨響稀密董度e的概翁念規(guī)格階化浮趴點(diǎn)數(shù)費(fèi)的概友念規(guī)格碰化浮脾點(diǎn)數(shù)耳的最厘小尾德數(shù)的渾確定匹：設(shè)尾樓數(shù)位貸數(shù)m=賺4階碼漫部分帝值E=胸0對（0.誓1）rr=渣2：0.仰10央00霉1聯(lián)/2r=司4：0.戚01勸00慨1賓/4r=鴿8：0.龍00歲10海1崇/8r=夢16：0.扣00況01請1皺/1朝6六、允下溢升的處肺理兩種箭溢出云：<壁上溢翼>民運(yùn)算付結(jié)果妹超出美允許病范圍膨。<下猴溢>薄是復(fù)指尾僻數(shù)右雀移過索程中蛛丟掉裂的移撐出位尿，它窄影響?zhàn)I精度餅。負(fù)數(shù)區(qū)正數(shù)區(qū)下溢0上溢上溢最小邊負(fù)數(shù)（絕裙對值博最大派）最大正數(shù)最小沈正數(shù)最大耕負(fù)數(shù)（絕學(xué)對值傅最小?。╇A碼尾數(shù)階符數(shù)符移出答位2.恒置伴1法①含派義：份不管鐵移出痛位如態(tài)何，莫均將提尾數(shù)柔末位朽置1膽的一角種下侮溢處尼理方辰法。誤差艷分析污中把盈機(jī)器燥能表肺示的扶最小中分辨昨數(shù)值鉛定為11.截?cái)喟捣á俸x：托對尾牲數(shù)移屋出位會簡單天截取乒的一隆種處波理方絕法。②特嘴點(diǎn)：護(hù)Ⅰ）市無下谷移處應(yīng)理線趟路，宇實(shí)現(xiàn)必容易濕。Ⅱ）憲平均證誤差嘉為負(fù)阻且較琴大，蛙無法炕調(diào)節(jié)型，只棗適用宇于對忌精度泊無要廊求之煌處。②取喘值表右移后尾數(shù)移出位2-12-2取值誤差綜合∑000111

+3/410+1/211+1/41001001-1/410-1/211-3/40含1③特點(diǎn)筒：Ⅰ咐）有弦了簡靠單的針下溢從處理番線路豈;Ⅱ）舅綜合在誤差投有所施下降步（比垂截?cái)喟喾ǎ┙馈?.舍入境法①含曬義：今根據(jù)竟移出號最高欣位進(jìn)警行舍秋取時(shí)扮的一例種下柿溢處家理法桌。Ⅰ）記當(dāng)移丈出的逃最高界位(晶2-1)=污0時(shí)，牌按截沒斷法得。Ⅱ）討當(dāng)移乖出的熔最高串位(2-1)=遍1時(shí)，件將尾怖數(shù)的供末位診加1季。②取湊值表右移后移出位2-12-2取值誤差綜合∑

X0

0

X0+1/20

1-1/410

X+1+1/211+1/4③特濤點(diǎn)：Ⅰ）盛需移項(xiàng)出最艙高位陽判別服線路刺及尾盯數(shù)加佛1線普路，恭比較繳復(fù)雜辭。Ⅱ）汪綜合宮誤差海較小鉤，用陜于對朝精度萌要求要較高糞處，緒較常擺用。4.查表喊舍入恢法(RO縣M查表傻法)①基晉本思戶想：從n位尾售數(shù)中膛切取K位尾克數(shù)，杜并同房誠移出滑位一水起送RO譜M中去外查表災(zāi)，并化從表杏中送究出K位尾杜數(shù)，傲使其配綜合真誤差咬趨于倆0。②RO奔M表的欄安排惜原則Ⅰ）童當(dāng)K位尾炒數(shù)為冠非全即1時(shí)貨，按秩舍入足法取隸值。Ⅱ）屈當(dāng)K位尾號數(shù)為像全1穗時(shí)，拋按截死斷法構(gòu)取值系。③取西值表些，設(shè)K=率2，兩個慣移出坦位右移后尾數(shù)移出位2-12-2取值誤差綜合誤差∑0000000001-1/41001+1/211+1/4010001001-1/41010+1/211+1/4④特哥點(diǎn)：屈Ⅰ）希具有把最復(fù)義雜的攤下溢碎線路冤（除差舍入偏法濃線路皆外，北還要租有RO廢M表）蝕；Ⅱ）廢綜合蓄誤差礎(chǔ)最小虧；Ⅲ）集用在亡精度擋高的窮地方魯。100010001-1/41011+1/211+1/4110011001-1/410-1/211-3/40右移后尾數(shù)移出位2-12-2取值誤差綜合誤差∑§2地址送表示喉與尋奧址方騙式一、姜地址閑表示1.地址鵝表示腦類型1）尸按繳所用綿不同房誠進(jìn)制晶數(shù)①用棚二進(jìn)阻制地蹲址②用泄八進(jìn)柱制地寸址③用案十六橡進(jìn)制負(fù)地址④用脆十進(jìn)擱制地敞址2）孔按所壞指不約同空為間表犯示①存掀貯單攤元地滴址。②I/袍O端口娃地址股。③寄巾存器主地址3）按乏存貯燃管理丘不同①頁沿地址②段坦地址③段豎頁地崗址4）殖按訪沙問空拐間數(shù)秋據(jù)長想度不搬同(注意責(zé)地址而邊界貌的問妻題)①字梳節(jié)地砍址（確8位文）②半搖字地突址（挺16蔑位）③單毒字地輕址（盈32聰位）④雙耗字地嶺址（勤64出位）5）惜按編犯程角黎度①邏乖輯地尼址—陜—程甘序員蠅編程慶使用②物駝理地拜址—斧—程去序在榮主存幕中的速實(shí)際蜜存放孕地址6）海存儲虧保護(hù)愚來分①基剝地址角：某售用戶檔存儲轉(zhuǎn)單元?dú)w的首悅地址②界謎地址奴：存坊儲?？傋o(hù)中字的界偽限保訪護(hù)2棉物芳理地裳址空逝間的煌信息畜分布1）宗條件懸：在一爪個具煩有雙公字存謝儲器幫中，局可存坐放多逗種長評度數(shù)凱據(jù)（吊字節(jié)胸、半夾字、瘡字、俗雙字虹）2）保緊湊葡存放戀：盡量利用鋒存儲倉空間巧，將董各種神不同瓣長度如的數(shù)鬼據(jù)緊宜湊存框放，加但可竊能出藥現(xiàn)雙結(jié)字、決字、壯半字昨跨主頂存字企邊界謊存放譯的情境況，暴從而瓜增加枝訪存叉時(shí)間付。如：迷依次離存放單字案（4扇字節(jié)壯）、向雙字萬、半梯字（籮2字著節(jié)）揪、字光節(jié)、冶半字馳、單養(yǎng)字、伐單字3）謊按整謊數(shù)邊綠界存儲放：浪費(fèi)索了一躬定的且空間御，但老保證濤了訪益問時(shí)扒間。單字雙字1雙字2半字字節(jié)半字1半字2單字單字1單字2單字浪費(fèi)（4字節(jié)）雙字半字字節(jié)浪費(fèi)半字浪費(fèi)(2字節(jié))單字單字二、詞尋址采方式哥簡介1.拾三救種面嚴(yán)向的撈尋址墻方式機(jī)器釘指令壁可以引訪問攪寄存肢器、席堆棧免或主銀存中謹(jǐn)?shù)臄?shù)躲，因恨此相菠應(yīng)地黨就有邀面向茅寄存軟器、帥面向凡堆棧陵和面練向主就存的謝不同紗尋址專方式迫。2.刑尋址岔方式品選擇雪原則1）喜盡快葡獲得漆操作蘿數(shù)（滿速度聚）2）澡尋址端字段祥位數(shù)語少（辦省空柴間）3）胞能訪毒問盡憤可能娛大的雕存儲韻空間4）養(yǎng)有利雹于循龍環(huán)程寧序設(shè)真計(jì)5）雙有靈灘活多朱變尋壤址來羽達(dá)到倍同一教目的樸訪問識（編野程靈團(tuán)活）3.程序糧在主傘存中您的定溝位技漢術(shù)1）橡靜態(tài)近再定碎位目程沿序裝看入主餐存時(shí)敬，通充過調(diào)腔用系瀉統(tǒng)配征備的辨裝入平程序獎，把慣目程妥序的獵邏輯椅地址查用軟伸的方籃法逐昂一修趁改成元物理醫(yī)地址掌。靜態(tài)旬再定梢位的壺優(yōu)點(diǎn)是不痛需要麗增加保任何羊硬件子。缺點(diǎn)窄：對提格高主追存的長利用欣率不理利。不利飄于多羨道程哄序的股運(yùn)行芬環(huán)境縣。2）欣動態(tài)煌再定希位動態(tài)雷再定桑位的一優(yōu)種方叉法是登設(shè)置基址呀寄存局器和地址郊加法橫器硬件欠，在圈程序惡裝入眨主存職時(shí)，奧只將婆裝入胸主存塑的起估始地?zé)反婀踩朐摬兜莱虆⑿虻幕沸鸭拇鎷D器中即嶼可，撥指令次的地炊址字蠻段不聞作修祝改。濱程序加在執(zhí)伯行過匠程中未，才免形成精物理庫地址結(jié)訪存浸。基址伴尋址的方考法主峽要是墻支持痛程序葛的動極態(tài)再良定位麗。變址池尋址則主俘要是仆為實(shí)炒現(xiàn)程雖序的陣循環(huán)之，支戀持向圾量、且數(shù)組握數(shù)據(jù)洪的尋錦址使富用的費(fèi)。動態(tài)秋再定器位技雀術(shù)的氧進(jìn)一尤步發(fā)蝦展是泄采用捕映象悅表來鐮進(jìn)行衰地址氏的映漆象和桑變換鴉，它蛛可以百使每雹個用水戶在順機(jī)器斧上運(yùn)恒行比動實(shí)際供主存幣容量植大得慣多的礦程序緩?！?指令燒系統(tǒng)能由妥計(jì)算石機(jī)硬默件直傭接識東別的毫指令煙為機(jī)驢器指銹令，貨所有可機(jī)器越指令蓬的集絹合為材指令閃系統(tǒng)匹，不炎同的岡機(jī)器襲類型艇具有糊不同本的指楚令系健統(tǒng)。一、脅指令藏主要拍類型類型任務(wù)表現(xiàn)形式運(yùn)動類指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞復(fù)制傳遞、交換、壓入、彈出算術(shù)類指令實(shí)現(xiàn)各種算術(shù)運(yùn)算加、減、乘、除、比較等邏輯運(yùn)算指令實(shí)現(xiàn)各種邏輯運(yùn)算邏輯加、邏輯乘、異或、同或、取反等移位指令實(shí)現(xiàn)各種移動運(yùn)算左移、右移、循環(huán)左移、循環(huán)右移等轉(zhuǎn)移指令實(shí)現(xiàn)程序分支轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移、無條件轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)子、返回等入出指令實(shí)現(xiàn)信息交換輸入、輸出二、眉指令沙格式肌的優(yōu)藥化1.對操缺作碼私編碼晝方法1）灑等長書編碼①每爹條指短令的肥編碼脾位數(shù)吸相等②編量碼位預(yù)數(shù)L的確稈定與嚇指令醫(yī)條數(shù)N相關(guān)千。L=lo出g2N例：N=隨7念L=另3③特注點(diǎn)：Ⅰ)陸編碼扭規(guī)整位，使最控制傅器譯陡碼機(jī)票構(gòu)簡進(jìn)單。Ⅱ)倉當(dāng)指圓令使腦用頻尺度不贈同時(shí)見，不揀利于羽等效碧平均宴編碼混長度織的減亮少，予從而挽不利座于信禁息的訓(xùn)傳遞桃效率顛。等長帽法用性于RI將SC（精膠簡指趕令系圈統(tǒng)計(jì)改算機(jī)糖）中2）Hu跨ff亞m差an壓縮餓編碼剃法①基瓦本思平想Ⅰ)焰頻度膨高的渴指令脈用短抬碼表貞示。Ⅱ)絲式頻度醋低的毀指令轎用較洞長碼眠表示闖。②Hu自ff堂m獻(xiàn)an狀-A方案扒編碼間樹的臂繪制要點(diǎn)：*將竿指令惰按頻鑼度從席高到極低順移序排嫩列；*在蔥指令彼線之聲外找暗個根暑結(jié)點(diǎn)怨，并簽將它吸與兩該端指舊令連痕接起缸來形狂成Δ；*其余央指令剛分別榆作與誰頻度雞高的蔬那條泉邊的媽多條餡平行閃線，液即形勿成編車碼樹泳。每條籃指令香的使嫩用頻雀度之凝和為斗1，難即③編搜碼形撓成編碼惡樹上肌，結(jié)撿點(diǎn)與燒結(jié)點(diǎn)傅之間瞞，結(jié)得點(diǎn)與番指令滲之間協(xié)規(guī)則遠(yuǎn)地加確0，由1。每條陣指令被均從猛根結(jié)愧點(diǎn)出眠發(fā)，弓沿最域短路專徑指縱向指夕令，理依次劇收集緊途中極數(shù)碼思，即藝形成飛編碼恒。④特吧點(diǎn)Ⅰ)肆在指被令的凳使用鑄頻度竊不相紀(jì)同時(shí)絹，有擁利于睜降低市信息蠢等效欣平均常編碼鞭長度寇及信嘆息的喘傳送跌效率絡(luò)。Ⅱ)照不同途位數(shù)升編碼給類型朋太多辨，使匙控制茅器的棕譯碼脈復(fù)雜尾。⑤信變息等今效平劃均碼湊長L的計(jì)旨算3）偉擴(kuò)展群編碼炸法①基庭本思送想：瞞即要互考慮年頻度率不同兵時(shí)，億用不澡等長泛編碼址，又獻(xiàn)要考愁慮減營少不竟同位留數(shù)編病碼類煤型，兄使譯滴碼機(jī)朝構(gòu)不猴要太資復(fù)雜站，采股用多恨余一溜位進(jìn)廟行擴(kuò)諒展。②兩昂位擴(kuò)姜展Ⅰ）輩3/抓3/駛3方速案0隊(duì)0陵1革1丙0兔0份1劈燕1門1壯1笑0制00霧1丈3拌1坑1陳0竊1銷3單1戶1威1逝1脹0專1護(hù)31訪0啊1葛1稻1詢0艷1懂1莊1覺1取1變0Ⅱ）悉2/企4/豬8方齡案0浴0納2唉1拴0盡0懇0粱1它0健1本0樂0播00稍1潮1術(shù)0芝0繩1洪4修1猴0堪1彩0號0性11主1毯0迫0脖1捷0呢1成1芹0惕01餓1樣0毯1休1用0辛1頁1瞎0捎1蔽81飛1嚴(yán)1桿0倚0談01備1膽1動0春0荷11惰1有1樹1果0骨01煙1鐘1族1緣瑞0倆1③三留位擴(kuò)廊展Ⅰ）涂7/痰7/芽7方壤案0西0犁0耐1病1希1丑0積0證0麥1溉1吳1禿1槽1寄1感0虛0濕0┇括7停┇山7錢┇彎71股1僑0展1夕1典1厭1約1勿0拋1賄1滲1匠1麗1線1聯(lián)1小1串00伸0箭0遭0擺0烈0捷0伶0困0┇邊4估1豆0津0豆┇覆1剖0貧0霉┇0陣1館1成0而1泳1互0獄1品1┇田┇應(yīng)16結(jié)1槐0團(tuán)0捧┇宵┇0書00軌0澤0羨01勿1牲1鑼┇晝1丙1補(bǔ)1共┇0慌1影1亞0眾1撤1┇醋┇枕┇賄6款40凳0共0Ⅱ）沾4/張16杏/6軍4方宮案1稅0覽0分┇0撞1巾11癥1舊1蓬┇斃┇0秀0悼01栽1搜1興┇0蟻1瞎1例：甘某機(jī)傅7條柴指令盞使用傘頻度館分別錢為0職.4柔5，億0.梨3，牙0.挪15怒，0桌.0侍5，妙0.奴03計(jì)，0燈.0奴1，禮0.抓01陪，污畫Hu稿ff晌ma裳n-斧A方案迎的樹鍛結(jié)構(gòu)共，分孕別用幅等長糞法，H-古A方案鋒，擴(kuò)咬展法逃進(jìn)行慶編碼罪，并鮮分別使計(jì)算慨各種餐方案閃編碼懼的平巨均碼乖長。（頂0幸.4爽5+屯0.摟3+姐0.浮15浪+0屢.0還5+看0.勝03赤+0雕.0繳1+剛0.凳01未=含1韻）IiPi等長法H-A擴(kuò)展法OPliOPliOPliI1I2I3I4I5I6I70.45

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0.0100000101001110010111030101101110111101111101111111234566000110211001101111011114信息等效平均碼長L31.972.2解：六、轎下溢做處理下溢擇處理真的方觸法掃、綜黎合誤捏差的灶大小溢出礦位也鑼稱附諷加位§2沒地址曲表示返與尋基址方樂式物理眉地址呈空間超的信霞息分極布三種算面向赴的尋懸址方朗式尋址瘡方式伐選擇止原則程序罰在主捐存中欣的定質(zhì)位技謠術(shù)§3刃指令梁系統(tǒng)對操該作碼采的三醉種編桌碼方深法:2們關(guān)術(shù)于信騎息源鬼熵簡往介1）畫含義鐮：指巷信息季源中即包含最的平雁均信肉息量洗。（理充論上仰可以頂達(dá)到脈的最咸短平孝均碼澤長）2)信息餓源熵H的計(jì)萄算：3.紫多擦地址旦指令辟設(shè)計(jì)某機(jī)所指令便字長萬16集位，胃每個談地址晨字段注為4洲位，潤要求寨編寫型11繼條三湊地址往指令任，7低0條筋兩地與址指頁令，稅14宗0條就單地市址指戴令，林其余池還能騎擴(kuò)展司多少苗條零千地址兄指令源，并歲寫出形各類勻指令赤編碼朝示意拔圖。4竟4剃4助4OPA1A2A31）各類隨指令胡編碼凳格式①三洗地址拉指令0花0嘩0艦0┇耳11轟條1灶0群1等0②兩救地址禍指令0饞0致0起01喚0任1榴1撞┇161序1汁1葬10工0標(biāo)0而01紙1上0俯0蛙┇161圍1培1偵1┇常┇70馳條0抱0泰0閣01狼1顯1袖0男┇161澤1晨1騰10類0鼻0鄰01下1章1突1創(chuàng)┇60殖1野0盈1③單姥地址遣指令0闊0隙0頭01拘1攪1越1賞0簽1畜1萬0善┇161柏1督1桶1┇賞┇14錦0條0信0嬌0上01穗1博1攔1扇1顯1士1興0降┇121女0郊1說1④零地治址1角1雖1妨1摩1桿1翼1瓦0鴨1歡1鍛0安0強(qiáng)0蒼0亡0姥0┇32志0條1艷1徐1茂1鬼1迎1靠1承1帳1果1舌1徒1字1釀1蔥1傲12）之可擴(kuò)送展零讀地址瓦指令靜條數(shù)炮計(jì)算①共晌可編乞?qū)懚嘀苌贄l季三地期址：快24=1菌6②剩烘余三性地址跡共可凍擴(kuò)展宰多少匠條兩步地址賽：（陡24-1碰1）紡*24=5撿*1華6=棗80③剩羽余二田地址么共可靠擴(kuò)展勾多少滅條單步地址壞：〔（撥24-1狂1）眠*24-7投0〕突*24=（余80竭-7楊0）膀*1先6鎖=1傅60④剩宗余單史地址妨共可蜓擴(kuò)展迎多少盟條零棒地址志：﹛〔投（24-1小1）客*24-7口0〕脅*24-1畢40斑﹜*饅24=（昂16弦0-刺14瞇0）柿*1茶6=跑32遍0三、洽指令甩系統(tǒng)順的改滔進(jìn)途圖徑1.按CI寨SC（復(fù)緣瑞雜指興令系委統(tǒng)計(jì)姨算機(jī)政）方道向發(fā)軌展與裁改進(jìn)娃指令素系統(tǒng)CI振SC的改侍進(jìn)思熔路按CI柴SC方向倆發(fā)展奔改進(jìn)鍋指令采系統(tǒng)暫的出費(fèi)發(fā)點(diǎn)顯是，駱如何劍進(jìn)一軋步增廈強(qiáng)原磚有指桂令的瀉功能誤以及欄設(shè)置歌更為陣復(fù)雜煎的新陸指令斤來取游代原琴先由嶼軟件原子程蹲序完您成的限功能癢，實(shí)現(xiàn)件軟件瞎功能盟的硬煉化。從面幻玉向機(jī)棚器語拖言目概標(biāo)程賭序的卸優(yōu)化狠實(shí)現(xiàn)值、面市向高嘗級語策言的昨優(yōu)化溪實(shí)現(xiàn)僑和面彈向操既作系葵統(tǒng)的粉優(yōu)化起實(shí)現(xiàn)禿三個菠方面屠來改潔進(jìn)。1)面向個目標(biāo)叨程序脹的優(yōu)綱化實(shí)忠現(xiàn)目標(biāo)咳是提姓高包臂括系耽統(tǒng)軟代件和艙應(yīng)用椅軟件衡在內(nèi)芬的各棟種機(jī)益器語混言目緣瑞標(biāo)程晃序的金實(shí)現(xiàn)嘉效率何，即糕縮短少目標(biāo)訂程序晝的長冷度，灰加快紡目標(biāo)腰程序溫的執(zhí)療行速君度，判并使饅實(shí)現(xiàn)可起來員方便握可行乏。a.對使獵用頻從度高堅(jiān)的指鵲令加微速完畫成，焦可提仍高指杰令的仗吞吐誘量。b.對經(jīng)裹常出涼現(xiàn)的么程序狗段，續(xù)可用即一條車指令蒸代替名。2)面向偵高級線語言鴉的優(yōu)腳化實(shí)漿現(xiàn)目標(biāo)花是縮書短高燒級語淺言和票機(jī)器她語言晴的語淺義差熄距，上這樣止可以孕縮短傾編譯崇程序截的長各度和添節(jié)省被編譯淋所需龜?shù)臅r(shí)悼間。a.對使角用頻棚度高礙的語奮句，聽通過萍增設(shè)茫復(fù)合毒指令纖來減界少輔浴助操尋作時(shí)是間。b.在編嗚譯中禍優(yōu)化稱代碼鑒生成六。c.改進(jìn)辭指令游系統(tǒng)專使之病與各搏種高蹈級語憤言的丘語義爽差距獻(xiàn)都有喊共同雹的減忠少。d.提供歌多種嘴指令殺系統(tǒng)繪，多沿種系撇統(tǒng)結(jié)慢構(gòu)以胸適應(yīng)估不同禮的高露級語勝言。e.發(fā)展勇高級畢語言丟計(jì)算即機(jī)。3)面向OS桶（操作權(quán)系統(tǒng)笨）的惡優(yōu)化弓實(shí)現(xiàn)目標(biāo)互是縮共短OS與計(jì)泥算機(jī)縮慧系統(tǒng)呢結(jié)構(gòu)音之間委的語楚義差吸，減譽(yù)少OS的時(shí)積間開晌銷和艦空間僑開銷伙。a.操作游系統(tǒng)碼的常離用指曉令進(jìn)惰行分奧析改童進(jìn)。b.增設(shè)捷專用洋于OS的新震指令帶。c.對OS中由其軟件胳子程趴序?qū)嵕F(xiàn)的嚴(yán)某些嶼功能筆進(jìn)行桐硬化瞇或固腦化。d.設(shè)置壓專門池的處迅理機(jī)吸來運(yùn)翠行OS，發(fā)展值功能謎分布跨處理降系統(tǒng)勇。2.按RI局SC方向篇發(fā)展谷與改眨進(jìn)指霸令系那統(tǒng)1)CI劑SC結(jié)構(gòu)躍的問道題指令耐系統(tǒng)落日趨問龐大奏和復(fù)損雜，槍使機(jī)貸器的居設(shè)計(jì)跟周期插延長包，成賭本升每高，宮錯誤楚增多漁，可昆靠性粒降低錄，系馳統(tǒng)檢溉測的依成本遭增加紹；指令梁的操嘗作繁舅雜，總使執(zhí)沈行速認(rèn)度降慶低；高級辣語言扎源程欺序的懸優(yōu)化摘編譯美困難工，編擋譯的廚時(shí)空筋開銷前增大籃；指令坐系統(tǒng)橡中，律約有80％的禾指令舒使用脖頻度舟很低葉，利紐奉用率鐘低，歇因而儲系統(tǒng)扒的性癥能價(jià)無格比赴低。（一化般軟煤件中得簡單做指令霉約占?xì)埧傊复嗔顢?shù)菜的80萍%,復(fù)雜鵝指令嘗只有順約20％；哨簡單樂指令缸約占廁總運(yùn)桶行時(shí)爽間的20％，若復(fù)雜駐指令距約占喪總運(yùn)京行時(shí)炎間的80％）2)對策a.去掉嫌復(fù)雜眠指令,復(fù)雜題指令忌功能逝由軟選件實(shí)鑄現(xiàn)，性可簡回化電篇路設(shè)間計(jì)b.去掉墾微程溪序,采用挑硬連牽控制派方法,提高挺處理剪器速遵度c.簡單督指令宗有利偉于流五水線道執(zhí)行d.簡化貼電路娃節(jié)省抬了芯柱片面漂積,利于想增加Ca濁ch默e容量3)RI蓋SC機(jī)器體主要查特點(diǎn)a.精簡繭指令鵝的條怕數(shù)，詞使用梨頻度支很高湖的部隊(duì)分指摩令(<嫌10蘇0)；b.讓指抖令字袋等長組，所粗有指膊令都賢在一革個機(jī)劍器周扔期執(zhí)界行完仿；c.尋址期方式貼簡單鄙，充坡分利刺用寄籮存器旺尋址聚；(2毒~3種)d.CP克U內(nèi)增奧加通裝用寄很存器差的數(shù)脖目；e.采用重迭攔寄存遭器窗稠口技術(shù)騎，有襖利于慘子程格序調(diào)珠用時(shí)韻的參膠數(shù)傳塘遞;f.訪存教指令征只有Lo胸ad所/S額to震re兩種現(xiàn)，其緊它的驚指令聲一律漆只能枯對寄單存器鄰進(jìn)行捆操作怪。4)設(shè)計(jì)RI另SC機(jī)器巾的基街本技都術(shù)按設(shè)泳計(jì)RI諸SC機(jī)器嶺的一迎般原圾則來哨精選繳和優(yōu)硬化設(shè)兄計(jì)指階令系詳統(tǒng)；療在CP勉U內(nèi)設(shè)鏈置大懂量的乓寄存貧器，兔并采息用重疊最寄存沫器組床的窗譽(yù)口；指駕令采宅用重演疊和奏流水企的方宜式解負(fù)釋，凳并采羊用延遲予轉(zhuǎn)移；優(yōu)木化設(shè)間計(jì)高祖質(zhì)量促的編椅譯程司序。P6農(nóng)5(圖2-奧23有錯)RI焰SC誰II口:13抱8個32位寄潮存器貧，其隆中10個全煤局寄存俯器窗掩口：6（入誰高）+1客0（本接）+6（出押低）延遲巧轉(zhuǎn)移甘：(流水)LO服AD樂X，R1AD訊D欣2，R1BR向AN蒸CH笑LNO紗PSU錄B籌R1，R2L：ST探OR若E巧R癥1，YLO元AD鄉(xiāng)豐X，R1BR筍AN棕CH碼LAD替D衫2，R1SU肺B臉R1，R2L：ST簽OR嘉E摧R抗1，YLO東AD蒙X，R1AD安D哨2，R1BR樓AN可CH舞LSU素B脹R1，R2L：ST每OR獻(xiàn)E悅R美1，Y延遲優(yōu)化迎延遲5)件RI老SC的優(yōu)睬點(diǎn)簡化撐了指姨令系白統(tǒng)的鐘設(shè)計(jì)賓，適袖合于棄用VL陷SI來實(shí)芬現(xiàn)；躲提高并了機(jī)鄰器的奧運(yùn)行宿速度特和效值率；坊降低謝了設(shè)煎計(jì)成須本，句提高澆了系原統(tǒng)的竭可靠振性；貼可以獄直接先高效鋪地支馳持高唱級語篇言的神實(shí)現(xiàn)足，簡練化了滋編譯暴程序（指活令范亦圍、囑尋址寶方式兆選擇斥、分戲析、肥變換零）。6)蛙RI幟SC的問加題及本發(fā)展滔趨勢RI渡SC的問法題和博不足戀是：加重堂了匯村編語框言程之序設(shè)臘計(jì)的劃負(fù)擔(dān)賞；目標(biāo)昆程序幟所占劇的存幕貯空渴間量殲可能伍加大傷；對浮盾點(diǎn)運(yùn)經(jīng)算和米虛擬胖存貯聾器等冒的支巾持還蠢不夠付強(qiáng)；對編匆譯程婆序的價(jià)設(shè)計(jì)柔質(zhì)量糾要求徒較高甚，難直度較賭大。今后屈計(jì)算蠅機(jī)發(fā)管展改法進(jìn)的降總趨虎勢是濟(jì)讓RI宰SC和CI珠SC兩者芹互相梅結(jié)合蓬，取濁長補(bǔ)網(wǎng)短。本章吧計(jì)算編繪圖熔類題飛如下穴：1.挎利用進(jìn)描述但符描殃述陣陜列數(shù)望據(jù)2.轉(zhuǎn)已知肯數(shù)學(xué)銹表達(dá)犬式，疊畫出攏樹結(jié)各構(gòu)；售寫出呈逆波炕蘭表迷達(dá)式3.綠已知p,亭m的位喬數(shù)，刃畫出銳規(guī)格賺化浮倒點(diǎn)數(shù)訴表（rm=2耀,4搬,8倒,1狠6)港；計(jì)算喪浮點(diǎn)伍數(shù)的摧表示哨范圍批；數(shù)冷的個清數(shù)和