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第二章 计算机中的信息表示
数据信息
控制信息
数值型数据
非数值型数据
指令信息等
定点表示法
无符号数
定点整数
定点小数
00000000～11111111
0～255
11111111 ～01111111
原
原
-127～127
补
10000000 ～01111111
补
-128～127
～
原
原
-(1-2-7)～ (1-2-7)
～
补
补
-1～ (1-2-7)
1
2-7
浮点表示法
E
浮点数真值：N = + R ×M
阶码
Ef E1 …Em Mf M1 …Mn
浮点数机器格式：
尾数
阶符
数符
R：阶码底，隐含约定。
E：阶码，为定点整数，补码或移码表示。
其位数决定数值范围；
阶符表示数的大小。
M：尾数，为定点小数，原码或补码表示。
其位数决定数的精度；
数符表示数的正负。
尾数规格化：1/2≤ M ＜1
最高有效位绝对值为1
1. 格式
2. 表示范围与精度
表示范围：
-231～ 231 (1-2-9)
，其中阶码6位，含1位阶符；尾数10位，含1位数符。
阶符1位，阶码m位，补码表示，以2为底；
数符1位，尾数n位，补码表示，规格化。
最小浮点数：
最大浮点数：
最小浮点正数：
阶码为最大数：
2 -1
m
尾数为绝对值最大的负数：
-1
尾数为最大数：
阶码为最大数：
2 -1
m
1-2
-n
阶码为最小数：
-2
m
尾数为最小正数：
2-1
表示精度：
2-33
两种指令系统设计风格
CISC和RISC
高级语言取代汇编语言，使指令系统数量↑，
指令功能增强；
功能由软件迁移到固件、硬件，指令系统的
复杂性↑；
滥用控制存储器
TCPU=IN*CPI*TC
VAX-11/780
CISC设计风格
主要特点/缺点
①指令系统复杂
指令数多，>100条
寻址方式多，>4种
指令格式多，>4种
②多数指令的执行需多个机器时钟—费时
③各指令都可访问存储器—自由主义
④微程序控制—地方主义
⑤有专用寄存器—小金库
⑥难以用优化编译生成高效的目标代码程序—低效率
典型代表
机器型号
IBM370/168
VAX11/780
iApx432
MC68020
Intel386
年份
1973
1978
1980
1984
1985
基本指
令数
208
304
222
101
111
寻址方式
4
24
/
16
11
指令格式
5
（2-6B）
可变长
（2-57B）
可变长
（6-321B）
16
可变长（1-17B）
微代码存储器大小
420KB
480KB
64KB
/
/
典型CISC计算机的指令系统特征
缺点
指令系统庞大
01
硬件复杂、庞大
02
执行速度低
03
编译程序复杂、冗长
04
部分指令使用效率低
05
目标程序的优化
对高级语言和编译程序的支持
OS的优化实现
CISC设计风格
CISC发展的主要问题
指令系统中新的复杂指令，未使编译简化，使
编译软件的设计更困难；
计算机器件进入VLSI时代，复杂指令占用更大
的控存，使设计、验证、实现困难。
RISC与CISC的区别：设计思想，并在设计风格
上反映出。
CISC指令系统的问题
实现问题
RISC设计思想：不是最频繁使用的功能/指令，
用软件实现；简化硬件，使其
执行得更快。
效率问题
软硬件界面问题
RISC设计风格