【正文】 X M WB I4 IF ID EX M WB I5 IF ID EX M WB I1 LOAD R1,[X] I4 ADD R1, R2 I2 LOAD R2,[a] I5 STORE R2,[X] I3 SHR R1 . 指令類型 數據移動（傳送）指令 把數據從一個地方復制到另一個地方是所 有操作的基礎。 名稱 指令的匯編格式 指令含義 加法指令 ADD Rs， Rd （ Rs） +（ Rd） Rd 算術 /邏輯左移 SHL Rd 2*（ Rd） Rd 算術右移 SHR Rd （ Rd ） /2 Rd 取數指令 LOAD Rd, Mem （ Mem ） Rd 存數指令 STORE Rs， Mem （ Rs） Mem 該計算機采用 5段流水方式執(zhí)行指令，各流水段分別是取指（ IF）、譯碼 /讀寄存器（ ID）、執(zhí)行 /計算有效地址（ EX）、訪問存儲器（ M）和結果寫回寄存器（ WB），流水線采用“按序發(fā)射、按序完成”方式，沒有采用轉發(fā)技術處理數據相關，并且同一寄存器的讀和寫操作不能在同一個時鐘周期內進行。 下表給出了上述指令取指和譯碼階段每個節(jié)拍（時鐘周期）的功能和有效控制信號，請按表中描述的方式用表格列出指令執(zhí)行階段 每個節(jié)拍 的功能和有效控制信號。i++) a[i]=0 訪問 a[i] UltraSPARC Ⅲ 的尋址方式 LOAD、 STORE：變址尋址，計算 2個寄存器的和作為間接地址 8051的尋址方式 5種基本尋址方式： 隱式使用累加器模式 寄存器尋址 直接尋址 寄存器間接尋址 立即尋址 特殊的尋址方式 尋址方式比較 例： 某計算機的指令系統(tǒng)有寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、和相對尋址等尋址方式，設當前指令的地址碼部分為 0002H，正在執(zhí)行的指令所在地址為 1000H，如下所示 1000H 寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址所使用的寄存器的內容為 0003H，問 （ 1）當執(zhí)行取數指令時，如為寄存器間接尋址方式，操作數地址是多少？ 如為變址尋址方式，操作數地址是多少？ OP 0002H （ 2）當執(zhí)行轉移指令時，轉移地址又是多少？1003H 例： 設（ R）＝ 1000H，（ 1000H）＝ 2022H，（ 2022H）＝ 3000H，（ Rx）＝ 1000H，指令中地址字段的內容為 1000H，問在以下尋址方式下訪問到的操作數的值是什么？ 1）寄存器間接尋址 2）變址尋址 3）間接尋 已知存儲器的值如下： 地址 內容 10H 20H 20H 30H 30H 40H 40H 50H 50H 60H 給出下面每條指令的執(zhí)行結果。 ? LOOP: MOV R4,(R2+R5) AND R4,(R2+R6) MOV R4,A(R2)的一種可能的表示法 中綴表達式： x+y 后綴表達式（逆波蘭表達式） :xy+ 中綴表達式及其相應的逆波蘭表達式的一些例子 ? (8+2*5)/(1+3*24) ? 825*+132*+4_/ 使用棧對逆波蘭表達式求值 轉移指令的尋址方式 轉移指令和過程調用指令也需要尋址方 式來指定目標地址 前面討論的直接尋址、寄存器間接尋址 、變址尋址都可用于轉移指令，但常用的是 PC相對尋址 :指令中帶符號的偏移量加到 PC 得到目標地址（變址尋址） 16(09) 某機器字長 16位，主存按字節(jié)編址，轉移指令采用相對尋址，由兩個字節(jié)組成，第一字節(jié)為操作碼字段，第二字節(jié)為相對位移量字段。 寄存器尋址 R 指令的地址字段給出寄存器號（寄存器 地址），操作數在指定的寄存器中。轉移地址的形成和操作數地址相同。 Pentium 4 的指令格式 Pentium 4指令格式 UltraSPARC Ⅲ 的指令格式 最初的 SPARC指令格式 8051 的指令格式 8051指令格式 尋址方式 １ .有效地址的概念 形式地址：指令中地址字段內容 有效地址：主存地址或寄存器編號 2．數據尋址和指令尋址 數據尋址是指獲得操作數的有效地址的方法。 例：設機器指令字長 16位，指令中地址字段的長度 4位，如果指令系統(tǒng)中已有 11條三地址指令， 72條二地址指令和 64條零地址指令，問最多能規(guī)定多少一地址指令？ 例：某指令系統(tǒng)指令字長 16位，每個操作數的地址碼長 6位，指令分為無操作數、單操作數和雙操作數三類。 R越小，單位時間傳送的指令 條數越多（執(zhí)行指令的上限） 缺點：譯碼和重疊執(zhí)行變得困難 n位操作碼，計算機最多可以有 種操作。 13(11)、 float型數據通常用 IEEE754單精度浮點數格式表示。 2E－ 127（ ） =(1)s 2E127 （ 1＋ f）。由于該位為1，不需要存儲，在運算時，自動加上該位參加運算。 ∴ 浮點數用一對定點數（階碼 (整數、補或移碼 )和尾數（小數（原或補碼））表示，基值（數）隱含。當 x = 127,y = 9 時，執(zhí)行賦值語句 z = x+y 后，x,y 和 z 的值分別是 A． x = 0000007FH, y = FFF9H, z = 00000076H B． x = 0000007FH, y = FFF9H, z = FFFF0076H C． x = 0000007FH, y = FFF7H, z = FFFF0076H D． x = 0000007FH, y = FFF7H, z = 00000076H [x]補 0000007FH [Y]補 FFF7H 0000007FH+FFFFFFF7H=00000076H 13(10).假定有 4個整數用 8位補碼分別表示r1=FEH， r2=F2H， r3=90H， r4=F8H，若將運算結果存放在一個 8位寄存器中，則下列運算會發(fā)生溢出的是 () x r2 B. r2 x r3 C. r1 x r4 D. r2 x r4 三、數的小數點表示 定點數（整數） 浮點數 定點數的表示范圍 （假設計算機字長為n+1位） 原碼（反碼）：小數 整數 補碼（移碼） : 小數 整數 浮點數 浮點表示法就是一個數的小數點的位置不固定，可以浮動。 ★移碼： 移碼和補碼除符號位相反 外，其余各位相同。 例： 20 +22 如果 對每個階碼都加上一個足夠大的正常數，使所有的階碼都轉化為正整數，就可消除階碼符號的影響。 例 10111001=1 27＋ 1 25＋ 1 24＋ 1 23＋ 1 20=185 表示范圍 ： n＋ 1位無符號整數的表示范圍為 0－ 2n＋ 11。 （ 大小、符號和小數點 ） 一、 進位計數制及相互轉換 二、 數的符號表示 真值 ：帶正 、 負號的數的實際值 ， 如＋ 3， － 5等 。 PSW中有一個 2位的字段，決定哪個寄存器組當前正在使用。所有的算術和邏輯運算指令的 操作數都應該來自寄存器或者由指令本身提 供，所有結果都必須保存在寄存器中。在任意時刻都只能精確地看到 32個寄存器。 ? 默認的字節(jié)順序 大端形式，通過 PSW中設臵一位可以轉換成小端形式。 Pentium 4具有很大的地址空間， 它的內 存分為 16384個段，每個段都從地址 0 2321。 在 保護 模式下，有 4種可用的特權級別，它 們由 PSW的對應位控制。這時，有一個實際 OS在控制 整個計算機。 ＊ N— 當結果是負數時設臵 ＊ Z — 當結果 為零 時設臵 ＊ V— 當結果產生溢出時設臵 ＊ C — 當結果產生了最高位進位時設臵 ＊ A— 當結果在第 3位產生進位（輔助進位）時設臵 ＊ P — 當結果具有偶校驗時設臵 ISA層主要的特征是機器指令集，正是這 些指令在控制計算機的運行 。 大多數計算機的指令系統(tǒng)層具有單一 的線性地址空間 ? 所有內存請求都被串行執(zhí)行（一個操作完成以后再執(zhí)行下一個操作） ? 內存不保證操作次序 ? 介于兩者之間的模式 ， 硬件自動阻塞特定的內存操作（如 RAW和 WAR）。 指令系統(tǒng)層概述 指令系統(tǒng)層的性質 指令系統(tǒng)層定義計算機的 存儲模式、 寄存器組織、合法的數據類型和指令等信息 。 ?指令系統(tǒng)層定義了硬件和編譯器之間的接口， 它是一種硬件和編譯器都能理解的語言 。 ? 許多體系結構 要求字按照它們的自然邊界對齊 。 ＊ 通用寄存器 用于 保存重要的局部變量和中間計算結果 ，它們的主要用途是提供快速的手段 來訪問哪些使用頻繁的數據（避免訪存） ＊ 標志寄存器（ PSW）： 是一個可以同時在內核 狀態(tài)和用戶狀態(tài)下使用的 寄存器 .該 寄存器 保存 CPU需要的各種不同的狀態(tài)位，其 中最重要的是條件碼 。 虛擬 8086模式： 用一種受保護的方式來運 行老的 8088程序。 保護模式： Pentium 4才真的是一臺 Pentium 4。 級別 1和 2很少使用。 The Pentium 4中主要寄存器 Ⅲ 指令系統(tǒng)層概述 ? UltraSPARCⅢ 的內存結構簡單而清晰，其 可尋址的地址空間是一個 264字節(jié)的線性數組 。它的基本思想是用寄存器模擬棧，也就是說，就像一個棧有多個段一樣，在 UltraSPARC Ⅲ 中確實存在多個寄存器組。也就是說，能夠直接訪問存儲 器的唯一操作只有加載（ LOAD）和存儲 （ STORE） , 這類指令用于在寄存器和內存之 間傳遞數據。 寄存器有 4組， 但 在任何時刻只有一組是可見的。 位操作 數據類型 討論數據在計算機內部的表示形式，即計算 機硬件能夠直接識別可以被指令系統(tǒng)直接調用的數 據 ,包括數值數據和非數值數據兩大類 。 （整數） 機器數的所有二進位都用來表示數值，每一位的權值不同。階碼之所以采用移碼表示是因為移碼有兩個重要性質：一是移碼值增大，對應的數值也大，這樣便于浮點運算時的階碼比較；二是當階碼用移碼表示時，浮點數的機器零和邏輯零表示相同。 補碼除符號位外求反加 1得到原碼， 然后由原碼得出真值。程序中定義了三個變量 x,y 和 z，其中 x 和 z為 int 型， y 為 short 型?；? 在計算機中可以為 或者 16，是個常數，在系統(tǒng)中是事先隱含約定的，不需用代碼表示。 )21(2 117 ??1822 ??1822 ???)21(2 117 ??? IEEE754標準 ：階碼用移碼，尾數用原碼， 基值為 2（單精度格式） ⊙ 階碼值的范圍為 1～ 254，它的偏移值為127，最大階碼真值為 127，最小階碼真值為－126 ⊙ 原碼表示的非 0規(guī)格化浮點數的尾數的最高有效位一定為 1， IEEE754標準中利用這一點，規(guī)定 規(guī)格化浮點數 在小數點的左邊有一隱含位（作為二進制整數的個位）。所以，規(guī)格化非零數的階碼真值 e為 [126, 127]，則階碼值 E為[1,254]，所表示的規(guī)格化浮點數為 177。 (II)f==(float)(int)f //f的類型為 floa