解释下列术语堆栈型计算机,计算机系统结构作业答案第二章(张晨曦)

计算机系统结构作业答案第二章(张晨曦)

2.1 解释下列术语：

堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。(书P26) 累加型机器——CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。

通用寄存器型机器——CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 CISC——复杂指令集计算机。(Complex Instruction Set Computer) RISC——精简指令集计算机。(reduced instruction set computer) 寻址方式：一种指令集结构如何确定所要访问的数据的地址。(书P29) 数据表示：指计算机硬件能够直接识别、指令集可以直接调用的数据类型。(书P39)

2.4 指令集应满足那几个基本要求？(书P32-33) 答：对指令集的基本要求是：完整性、规整性、高效率和兼容性。

完整性：指在一个有限可用的存储空间内，对于任何可解的问题，编制计算程序时，指令集所提供的指令够用。完整性要求指令集功能齐全、使用方便。

规整性：主要包括对称性和均匀性。对称性是指所有与指令集有关的存储单元的使用、操作码的设置等都是对称的。均匀性是指对于各种不同的操作数类型、字长、操作种类和数据存储单元，指令的设置都要同等对待。

高效率：指令的执行速度快、使用频率高。在RISC机体系结构中，大多数指令都能在一个节拍内完成，而且只设置使用频率高的指令。

兼容性：系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而，指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可以通用。

2.5 指令集结构设计所涉及的内容有哪些？(书P32-42) 答：1) 指令集功能设计：主要有RISC和CISC两种技术发展方向；

2) 寻址方式的设计：设置寻址方式可以通过对基准程序进行测试统计，查看各

种寻址方式的使用频度，根据使用频度设置相应必要的寻址方式；

3) 操作数表示和操作数类型：主要的操作数类型和操作数表示的选择有浮点数

据类型(可以采用IEEE754标准)、整形数据类型(8位、16位、32位的表示方法)、字符类型(8位)、十进制数据类型(压缩十进制和非压缩十进制数据表示)等等；

4) 寻址方式的表示：可以将寻址方式编码于操作码中，也可将寻址方式作为一个

单独的域来表示；

5) 指令集格式的设计：有固定长度编码方式、可变长编码方式和混合编码方式三

种选择。

2.6 简述CISC指令集结构功能设计的主要目标。从当前的计算机技术观点来看，CISC指令集结构的计算机有什么缺点？(书P36)

答：CISC结构追求的目标是强化指令功能，减少程序的指令条数，以达到提高性能的目的。从目前的计算机技术观点来看，CISC结构存在以下几个缺点：

(1) 在CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。

(2) CISC结构的指令系统的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加

了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。

(3) CISC结构的指令系统的复杂性给VLSI设计带来了很大负担，不利于单片集成。 (4) CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。 (5) 在结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算

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