文档介绍：计算机系统结构
第一章基本概念
第二章指令系统
第三章存储系统
第四章输入输出系统
第五章标量处理机
第六章向量处理机
第七章互连网络
第八章并行处理机
第九章多处理机
第二章指令系统
指令系统是计算机系统结构的主要组成部分
指令系统是软件与硬件分界面的一个主要标志
指令系统是软件与硬件之间互相沟通的桥梁
指令系统与软件之间的语义差距越来越大
第二章指令系统
数据表示
寻址技术
指令格式的优化设计
指令系统的功能设计
数据表示
新的研究成果,如浮点数基值的选择方法
新的数据表示方法,如自定义数据表示
数据表示与数据类型
浮点数的设计方法
自定义数据表示
数据表示与数据类型
数据表示的定义:数据表示是指计算机硬件能够直接识别,可以被指令系统直接调用的那些数据类型。定点、逻辑、浮点、十进制、字符、字符串、堆栈和向量
数据类型:文件、图、表、树、阵列、队列、链表、栈、向量、串、实数、整数、布尔数、字符等。
确定哪些数据类型用数据表示实现,是软件与硬件的取舍问题。
确定数据表示的原则:
数据表示在不断发展如:矩阵、树、图、表及自定义数据表示等
:
实现A=A+B,A和B均为200×200的矩阵,分析向量数据表示的作用
解:
如果在没有向量数据表示的计算机系统上实现,一般需要6条指令,其中有4条指令要循环4万次。因此,CPU与主存储器之间的通信量: 取指令2+4×40,000条, 读或写数据3×40,000个, 共要访问主存储器7×40,000次以上。
如果有向量数据表示,只需要一条指令。
减少访问主存(取指令)次数:4×40,000次
缩短程序执行时间一倍以上。
数据表示在不断扩大,如字符串、向量、堆栈、图、表
用软件和硬件相结合的方法实现新的数据表示;例如:用字节编址和字节运算指令来支持字符串数据表示;用变址寻址方式来支持向量数据表示等
浮点数的设计方法
1、浮点数的表示方式
一个浮点数N可以用如下方式表示:
需要有6个参数来定义。
两个数值:m:尾数的值,包括尾数的码制(原码或补码)和数制(小数或整数)e:阶码的值,移码(偏码、增码、译码、余码等)或补码,整数
两个基值:rm:尾数的基值,2进制、4进制、8进制、16进制和10进制等re:阶码的基值,通常为2
两个字长:p:尾数长度,当rm=16时,每4个二进制位表示一位尾数q:阶码长度,阶码部分的二进制位数p和q均不包括符号位