计算机体系结构 第二章 计算机指令集结构设计 操作码的平均长度、指令地址分配
1.指令系统
2.寻址技术
3.指令集操作分类
CISC 弊端:
- 指令集过于庞杂。
- 使用微程序技术降低了机器的处理速度。
- 指令系统过于庞大。
- 完善的中断控制导致动作繁多，设计复杂，研制周期长。
- 给芯片设计带来困难。
RISC
基本思想：
通过减少指令总数和简化指令功能降低硬件设计的复杂度，使指令能单周期执行，并通过优化编译提高指令的执行速度，采用硬布线控制逻辑优化编译程序。
2.4 操作数的类型、表示、大小
存储空间计算例题:
数据类型、数据表示和数据结构之间的关系
数据表示研究的是计算机硬件能够直接辨认与处理的数据类型。
数据结构是计算机存储、组织数据的方式。
数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。
数据元是一种用来表示具有相同特性数据项的抽象“数据类型”。
数据表示和数据结构都是数据类型的子集。
最短平均码长(信息熵 香农提出)
平均码长
信息冗余量
哈夫曼码设计原则：
1.如果指令的字长固定，那么地址码越长，操作码越短
2.如果指令的字长可变，以指令使用频度为依据，使用频度高的指令用短操作码
使用频度低的指令用长操作码 （哈夫曼编码原理，使得平均操作码长度尽可能短）
哈夫曼树例题1
例题2
一台模型机共有7条指令，各指令的使用频度分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%，2%，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。
(1)要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算操作码编码的平均长度。
(2)设计8位字长的寄存器-寄存器型指令3条，16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令4条，变址范围不小于正、负127。请设计指令格式，并给出各字段的长度和操作码的编码。
指令地址分配例题
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