處理器性能提高技術(shù)(編輯修改稿)
2024-11-15 14:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 上溢 （ Overflow） ：比最大數(shù)還要大 單精度浮點(diǎn)規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)范圍 177。 10－ 38～ 177。 1038 ?非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù) 指數(shù)編碼為全 0表示－ 126 有效數(shù)字僅表示小數(shù)部分 、 但不能是全 0 能夠表示到 177。 10－ 45 非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)表示下溢 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 5. 零和無窮大 ?機(jī)器零 ：真值 0的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式 指數(shù)和有效數(shù)字的編碼都是全 0 符號(hào)位可以是 0或 1， 分成＋ 0和－ 0 ?無窮大 ：大于最大數(shù)的真值的規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù) 指數(shù)編碼為全 1， 有效數(shù)字編碼為全 0 正無窮大 （ ＋ ∞ ） 和負(fù)無窮大 （ － ∞ ） ?非數(shù) NaN：特殊的編碼 ， 不是實(shí)數(shù)的一部分 指數(shù)編碼是全 有效數(shù)字編碼不是全 0 示意圖 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 浮點(diǎn)寄存器 ?x87 FPU浮點(diǎn)執(zhí)行環(huán)境的寄存器 8個(gè)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器 標(biāo)記寄存器 狀態(tài)寄存器 控制寄存器 處理器 需要 寄存器協(xié)助 進(jìn)行操作 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 1. 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器 ?8個(gè)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器 ， 編號(hào) FPR0～ FPR7 ?80位浮點(diǎn)寄存器存儲(chǔ)擴(kuò)展精度格式數(shù)據(jù) ?采用早期處理器的堆棧結(jié)構(gòu) 8個(gè)數(shù)據(jù)寄存器不是隨機(jī)存取 按照 “ 后進(jìn)先出 ” 的堆棧原則工作 并且首尾循環(huán) ?浮點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器常被稱為浮點(diǎn)數(shù)據(jù)棧 ?每個(gè) FPR寄存器對(duì)應(yīng)一個(gè) 2位標(biāo)記 （ Tag） ?8個(gè)標(biāo)記組成一個(gè) 16位標(biāo)記寄存器 示意圖 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2. 浮點(diǎn)狀態(tài)寄存器 ?堆棧標(biāo)志 TOP字段指明當(dāng)前棧頂 SF和 C1表達(dá)堆棧上溢和下溢 C3/C2/C0保存比較結(jié)果 ?異常標(biāo)志：反映浮點(diǎn)運(yùn)算可能出現(xiàn)的異常 PE精度異常 UE下溢異常 OE上溢異常 ZE被零除異常 DE非規(guī)格化操作數(shù)異常 IE非法操作異常 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 3. 浮點(diǎn)控制寄存器 ?異常屏蔽控制 （ Mask Control） 決定 6種錯(cuò)誤是否被屏蔽 x87 FPU初始化后默認(rèn)屏蔽所有異常 ?精度控制 （ Precision Control） 控制浮點(diǎn)計(jì)算結(jié)果的精度 程序通常采用默認(rèn)擴(kuò)展精度 ?舍入控制 （ Rounding Control） 控制浮點(diǎn)計(jì)算采用的舍入類型 默認(rèn)采用就近舍入 （ 偶 ） 示意圖 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 舍入控制 RC 舍入類型 舍入原則 0 0 就近舍入（偶） 舍入結(jié)果最接近準(zhǔn)確值。如果上下兩個(gè)值一樣接近，就取偶數(shù)結(jié)果（最低位為 0） 0 1 向下舍入（趨向 ∞） 舍入結(jié)果接近但不大于準(zhǔn)確值 1 0 向上舍入（趨向 +∞） 舍入結(jié)果接近但不小于準(zhǔn)確值 1 1 向零舍入（趨向 0） 舍入結(jié)果接近但絕對(duì)值不大于準(zhǔn)確值 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 〔 例 93〕 把實(shí)數(shù) ＝ B＝ B 2－ 3 ?符號(hào)位＝ 0 ?指數(shù)部分是－ 3， 8位階碼為 01111100 ?有效數(shù)字是無限循環(huán)數(shù) 取前 23位： 10011001100110011001100 后面是 110011B， 默認(rèn)最近舍入 ， 進(jìn)位 1 有效數(shù)字編碼是： 10011001100110011001101 ?這樣 ， ： 0 01111100 10011001100110011001101 B ＝ 0011 1110 0100 1100 1100 1100 1100 1101 B ＝ 3E4CCCCD H 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 浮點(diǎn)指令及其編程 ?x87 FPU具有自己的指令系統(tǒng) 共有幾十種浮點(diǎn)指令 指令助記符均以 F開頭 常用的指令類型：浮點(diǎn)傳送指令 、 浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算指令 、 浮點(diǎn)超越函數(shù)指令 、 浮點(diǎn)比較指令和FPU控制指令 ?浮點(diǎn)指令的操作數(shù)尋址方式： ① 隱含尋址 ：在當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器頂 ST(0) ② 寄存器尋址 ：在指定的數(shù)據(jù)寄存器棧 ST(i) ③ 存儲(chǔ)器尋址 ：在主存中 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 1. 浮點(diǎn)傳送指令 ?取數(shù)指令 FLD 從存儲(chǔ)器或浮點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器取得數(shù)據(jù) 并 壓入 （ Push） 浮點(diǎn)寄存器棧頂 st(0) ?存數(shù)指令 FST 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器棧頂數(shù)據(jù)存入主存或另一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器 ， 寄存器棧沒有變化 ?存數(shù)且出棧指令 FSTP 執(zhí)行相應(yīng)存數(shù)指令功能 并 彈出 （ Pop） 浮點(diǎn)寄存器棧頂 示意圖 微 機(jī)
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