我的软考笔记-计算机组成与结构-指令系统和计算机体系结构

我的软考笔记-计算机组成与结构-指令系统和计算机体系结构

RISC(精简指令系统计算机)和CISC(复杂指令系统计算机)在架构上的不同主要有:
1、RISC指令格式和长度通常时固定的,且寻址方式少而简单,CISC架构下的指令长度通常是可变的,指令类型多。
2、RISC的处理器可利用简单的硬件电路设计出指令解码功能,易于流水线的实现;CISC则需要通过只读存储器里的微码来进行解码,指令功能和指令参数变化大,执行流水线有较多的限制。
3、RISC架构中只有载入和存储指令可以访问存储器,数据处理指令只对寄存器的内容进行操作。为加速程序的运算,RISC会设定多组寄存器,并且指定特殊用途的寄存器。CISC架构则允许数据处理指令对存储器进行操作,对寄存器的要求相对不高
RISC采用硬布线控制逻辑优化编译程序。

Flynn分类法将计算机分成四类:
1、SISD 单指令流单数据流机器
一种传统的串行计算机,他的硬件不支持任何形式的并行计算,所有指令都是串行执行,并且在某个时钟周期,CPU只能执行处理一个数据流。
2、SIMD 单指令流多数据流机器
采用一个指令流处理多个数据流,这类机器在数字信号处理、图像处理以及多媒体信息处理等领域非常有效。
3、MISD 采用多个指令流处理单个数据流,在实际情况下无意义
4、MIMD 多指令多数据流机器
可以同时执行多个指令流分别对不同数据流进行操作。

CPU是计算机的控制中心,由运算器、控制器、内部总线等部件组成。
控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成。

寻址范围:内存容量/计算机字长

常用的寻址方式:
1、立即寻址:操作数包含在指令中。
2、直接寻址:操作数存放在内存单元中,指令中直接给出操作数所在的存储单元的地址。
3、寄存器寻址:操作数存放在某一寄存器中,指令中给出存放操作数的寄存器中。
4、寄存器间接寻址:操作数存放哎内存单元中,操作数所在存储单元的地址在某个寄存器中。
5、间接寻址:指令中给出操作数地址的地址。
6、相对寻址:指令数地址给出的是一个偏移量,操作数地址等于本条指令的地址加上偏移量。
7、变址寻址:操作数地址等于变址寄存器的内容加偏移量。

采用不同寻址方式的目的
寻址方式是寻找操作数或操作数地址的方式。采用不同寻址方式的原因是为了在效率和方便性上找一个平衡。立即寻址和寄存器寻址在效率上是最快的,但是寄存器数目少,不可能将操作数都存放其中等待使用,立即寻址的使用场合也非常有限,这样就需要将数据保存在内存中,然后使用直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址加变址寻址、相对基址及变址寻址方式将内存的数据移入寄存器中。

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