文档介绍：指令系统和标量流水复习
请同学们带着“复习要点”问题复习这两章内容,并争取完成“习题”的题目,这些题目在今后的习题课中讲解。
一、复习要点
1、指令系统
(1)指令系统的种类和指令集组成;
(2)如何评价指令系统的好坏;
(3)指令系统的完整的设计步骤;
(4)指令系统功能集的设计方法;
(5)指令系统支持寻址方式和各指令支持寻址方式的设计方法;
(6)指令操作码设计方法、操作码扩展方法;
(7)指令字格式设计及优化设计原理、方法;
(8)RISC和CISC比较,及RISC特征。
2、标量流水
(1)重叠、先行控制和标量流水的发展过程及区别;
(2)标量流水的目标及实现条件;
(3)标量流水的属性、性能指标;
(4)标量流水的障碍及解决方法;
(6)非线性流水线的调度及优化调度方法;
(7)流水线的完整设计步骤,及如何才能提高流水线的性能;
(8)分布式动态调度的原理及方法。
二、习题
1、指令系统
,设计出能够同时满足下列3个要求的指令扩展操作码。
(1)7条具有两个15位地址和一个3位地址的指令;
(2)500条具有一个15位地址和一个3位地址的指令;
(3)50条无地址指令。
,其指令系统共有10条指令,各指令的使用频率如下表:
指令
使用频率
指令
使用频率
指令
使用频率
指令
使用频率
指令
使用频率
I1
20%
I2
12%
I3
11%
I4
15%
I5
8%
I6
3%
I7
2%
I8
18%
I9
10%
I10
1%
(1)用霍夫曼编码设计这10条指令的操作码,并计算操作码的平均码长。
(2)设计只有两种长度,,并计算操作码的平均长度。
,地址码位6位,指令系统只有一地址和二地址两种指令格式,设共有N条二地址指令,试问一地址指令最多可以有多少条?
,具有双操作数、单操作数和无操作数3种指令格式,每个操作数地址规定用6位表示。若现已设计出:m条双操作数指令,n条无操作数指令,问此时最多可设计多少条单操作数指令?请用算式表示。
,CPU中有16个32位通用寄存器,试设计一种至少能容纳200种操作,并至少有10种寻址方式的指令系统。如果用寄存器间接寻址方式,能访问的最大主存空间是多少(假定存储器按字节编址)?
,,,,,,,,有8个通用数据寄存器和2个变址寄存器。
(1)要求操作码的平均码长最短,请设计操作码的编码,并计算所设计操作码的平均码长。
(2)设计8位长度的寄存器-寄存器型指令3种,16位长度的寄存器-存储器变址寻址方式指令4条,变址范围不小于正、负127。请写出指令格式,并给出各字段的长度和操作码编码。
2、标量流水
,由通过时间分别为△t,△t,2△t,△t,2△t五个段构成,其中乘法功能有1,2,3,5段构成,加法功能由1,4,5段构成,若要计算下列表达式∏(