计算机体系结构知识汇总

一、处理器体系结构

相关定义

处理器到底是什么：程序员眼中的计算机组织方法
体系结构要素：指令集和操作数的组织方式（内存、寄存器）
指令集就是计算机体系结构开的处方，指定计算机需要的能力。指令集应该对机器语言程序员可见。指令集是区分不同处理器的关键标志。
操作数是参加某种功能操作的数据。
双操作数：利用两个操作数进行工作来产生一个结果。
三操作数：两个源操作数和一个目的操作数。
ALU：算术/逻辑单元，进行ADD、SUB、AND、OR等运算、
寄存器（Register）：在处理器内部，靠近ALU，速度极快，成本昂贵。
操作数的可寻址性：内存内容增加->内存地址长度增加->一条指令可能无法存放多个内存地址。
地址线对内存空间的寻址：10根寻1K，20根寻1M，30根寻1G。
可寻址性指的是在内存中可以单独指定的最低精度的操作数。如果是字节寻址，那么单独寻址的最低精度是字节。
数值精度与空间、时间优化的关系：数据变量的数值精度越小，所占用的内存空间就越小。对于精度需求较低的算术/逻辑运算，在处理器和内存之间来回传送数据也会有一定的时间优势。
大端：字的高位在字地址上
小端：字的低位在字地址上

活动记录：栈中与当前执行过程有关的一部分区域。
LC-2200指令集：32位，基于寄存器、小端、固定长度的指令集。有16个通用寄存器和独立的程序计数器。所有地址都是字地址，适用于所有高级语言的功能需求。

基地址+偏移量的寻址模式

ld rdest, offset(rbase)
ld r2, 3(r1)
•语句语义
– rbase内的地址与offset相加，生成新的有效地址
– 取出新的有效地址的内容，放入rdest
• 注释写法
r2←M[(r1) + 3]

函数调用需要处理的问题

保存caller调用者的状态：当调用者调用被调用者时，他自身的某些结果正存储在寄存器中。由于不知道被调用者需要使用哪些寄存器，谨慎的做法是把在过程调用之前先将他们保存起来，在返回时再恢