计算机体系-指令系统
Flynn分类法：如下图所示
| 体系结构类型 | 结构 | 关键特性 | 代表 |
|---|---|---|---|
|
单指令流单数据流 SISD |
控制部分：一个 处理器：一个 主存模块：一个 |
单处理器系统 | |
|
单指令流多数据流 SIMD |
控制部分：一个 处理器：多个 主存模块：多个 |
各处理器以异步的形式执行同一条指令 |
并行处理机 阵列处理机 超级向量处理机 |
|
多指令流单数据流 SIMD |
控制部分：多个 处理器：一个 主存模块：一个 |
被证明不可能，至少是不实际 | 目前没有，有文献称流水线计算机为此类 |
|
多指令流多数据流 SIMD |
控制部分：多个 处理器：多个 主存模块：一个 |
能够实现作业、任务、指令等各级全面并行 |
多处理机系统 多计算机 |
计算机指令
- 计算机指令的组成:一条指令由操作码和操作数两部分组成，操作码决定要完成的操作，操作数指参加运算的数据及其所在的单元地址。
- 在计算机中，操作要求和操作数地址都由二进制数码表示，分别称作操作码和地址码,整条指令以二进制编码的形式存放在存储器中。
- 计算机指令执行过程:取指令―一分析指令――执行指令三个步骤，首先将程序计数器PC中的指令地址取出,送入地址总线CPU依据指令地址去内存中取出指令内容存入指令寄存器IR;而后由指令译码器进行分析，分析指令操作码;最后执行指令,取出指令执行所需的源操作数。
指令寻址方式
- 顺序寻址方式:当执行一段程序时，是一条指令接着一条指令地顺序执行。
- 跳跃寻址方式:指下一条指令的地址码不是由程序计数器给出，而是由本条指令直接给出。程序跳跃后，按新的指令地址开始顺序执行。因此，程序计数器的内容也必须相应改变,以便及时跟踪新的指令地址。
指令操作数的寻址方式
- 立即寻址方式:指令的地址码字段指出的不是地址，而是操作数本身。·直接寻址方式:在指令的地址字段中直接指出操作数在主存中的地址。
- 间接寻址方式:指令地址码字段所指向的存储单元中存储的是操作数的地址。。寄存器寻址方式:指令中的地址码是寄存器的编号。
指令系统类型
- CISC是复杂指令系统，兼容性强，指令繁多、长度可变，由微程序实现;
- RISC是精简指令系统,指令少,使用频率接近,主要
依靠硬件实现(通用寄存器、硬布线逻辑控制）。 - 具体区别如下:
| 指令系统类型 | 指令 | 寻址方式 | 实现方式 | 其它 |
|---|---|---|---|---|
| CISC（复杂） | 数量多，使用频率差别大。可变长格式 | 支持多种 | 微程序控制技术 | 预制周期长 |
| RISC（复杂） | 数量少，使用频率接近、定长格式，大部分为单周期指令。操作寄存器，只有Load/Store操作内存 | 支持方式少 | 增加了通用寄存器，硬布线逻辑控制为主；适合采用流水线 | 优化编译，有效支持高级语言 |
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