数据表示、寻址方式与指令系统_计算机系统结构第二章_自考本科
概要:计算机系统结构第二章数据表示、寻址方式与指令系统知识点小结
一、数据表示（应用）
1、数据表示的定义，数据表示与数据结构的关系
定义：能由计算机硬件识别和引用的数据类型，表现再它有对这种类型的数据进行操作的指令和运算部件
关系：数据结构是要通过软件印象，变成计算机中所具有的数据表示来实现的。
2、引入数据表示的原则
考虑设置哪些数据表示，以便对应用中的数据结构有较高的实现效率。
3、标志符数据表示的优点，与数据描述符的差别
标志符数据：指明数据类型、指明所用信息类型。
数据描述符：描述所要访问的数据是整块的还是单个的，访问该数据块或数据元素所要的地址以及其他信息等。
4、堆栈机器（堆栈数据表示）和向量数据表示的基本特征
堆栈数据表示：高速寄存器组成的堆栈。
向量数据表示：加快形成元素地址，硬件判断下表是否越界，越界判断和元素运算并行。节省存储空间。
5、浮点数尾数基值大小的利和弊，能熟练计算尾数基值不同时浮点数可表示值的范围、可表示数的个数等参数
6、综述和比较尾数下溢处理的4种方法、误差特性、优缺点及适用场合
截断法：尾数超出计算机字长的部分截去。实现简单，不加硬件，不需处理时间，误差较大。
舍入法：再计算机运算的规定字长之外增设一位附加位，存放溢出部分的最高位。
恒置1法：计算机规定字长的最低位恒置为1
查表舍入法：
7、查表舍入法填下溢处理表的原则，能具体填表
二、寻址方式（领会）
1、寻址的3种面向，逻辑地址和物理地址的定义
面向主存、面向寄存器、面向堆栈
逻辑地址：程序员变成用的地址
物理地址：程序在主存中的实际地址
2、寻址方式再指令中的两种指明方式及其优缺点
占用操作码中的某些位来指明：总位数短。
地址码部分专门设置寻址方式位字段指明：灵活，操作码短，需要专门的寻址方式位字段。总位数长
3、程序的静态再定位和动态再定位的含义和实现
静态再定位：目的程序装入主存时，由装入程序用软件方法把目的程序的逻辑地址变成物理地址，程序执行是物理地址不再改变。
动态再定位：执行每条指令时才形成访存物理地址的方法。增加相应的基址寄存器和地址加法器硬件。
4、信息再内存中按整数边界存储的含义、编址要求、存在问题和适用场合
含义：信息再主存中存放的地址必须是改信息宽度（字节数）的整数倍
适用场合：早起计算机，主存容量小，可以不适用这种方法。存储容量大，速度要求高，按照主存证书边界存储。
三、指令格式优化设计（综合应用）
1、指令格式优化的含义
如何用最短的位数来表示指令的操作信息和地址信息，使程序中指令的平均字长最短。
2、哈曼夫编码、优化的扩展操作码编码，能求出操作码平均码长
哈夫曼编码：p76
3、扩展操作码的短码不能是长码的前缀
4、综述指令格式优化设计措施（P80）
（1）采用扩展操作码
（2）缩短地址码长度，在有效地址长度内提供更多地址信息
（3）采用多种地址制，增强指令功能，缩短程序长度，加快程序执行速度
（4）同种地址内采用多种地址形式
（5）使用多种不同指令字长度
5、根据指令设计的全部要求，优化设计指令格式
四、按CISC方向发展、改进指令系统（领会）
1、面向目标程序优化实现改进指令系统的目标和思路
分析已有机器指令系统，看哪些功能仍用基本指令串，哪些改用新指令，提高目标程序的实现效率。可以减少目标程序存储空间，程序执行中的访问次数，指令执行时间。提高运行速度，实现容易。
2、面向高级语言优化实现改进指令系统的目标和思路
缩短高级语言和机器语言的语义差距，支持高级语言编译，缩短编译语言长度和编译时间。
3、高级语言机器的定义和两种形式，高级语言及其难以发展的原因
定义：没有编译
形式：间接执行的高级语言级器（通过汇编把高级语言翻译成机器语言目标程序）、直接执行的高级语言机器（高级语言本身作为机器语言）
原因：高级语言种类繁多，实际环境经常用到多种高级语言
4、面向操作系统优化实现改进指令系统的目标和思路
目标：如何通过缩短操作系统与计算机系统结构之间的语义差距，进一步减少运行操作系统时间和操作系统软件占用的存储空间
五、按RISC方向发展、改进指令系统（领会）
1、CISC的问题和RISC的优点
CISC问题：指令系统庞大、指令操作繁杂速度慢、高级编译程序选择目标范围大，难以生成高效机器语言，编译程序太长且复杂、指令使用频度都不高
RISC优点：简化指令系统设计、提高计算机执行速度和效率、降低成本提高系统可靠性、支持高级语言简化编译程序设计
2、设计RISC机器的一般原则
确认指令时，只选择高频指令，增加少量支持操作系统、高级语言等的指令
减少指令寻址方式，不超过两种
所有指令再一个周期内完成
扩大寄存器数量，减少访存。
大多指令通过硬联控制实现，提高执行速度
精简指令、优化设计编译程序，简单有效支持高级语言
3、设计RISC机器的基本技术
按设计RISC一般原则设计
逻辑实现采用硬联和微程序相结合
cpu中设置大量工作寄存器和重叠寄存器窗口
指令用流水和延迟转移
采用高速缓冲存储器cache
优化设计和编译系统
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