计算机组成_北京大学02周_ISA

2018.01 ComputerArchitecture

2. ISA（指令系统体系结构）

201. 设计自己的计算机

• 一个简单的计算机指令系统

  • 指令类别

    • 运算类指令

    • 传送类指令

    • 转移类指令

  • 指令的格式

    • 每条指令等长

      操作码 + 寄存器号 + 存储单元地址

  • 运算任务示例

  • 当一个系统开始运行时，PC寄存器装入的第一个地址是什么？

    一般情况下约定为最小的寄存器地址，或者接近最高地址的地方

202. x86体系结构

• Intel 8086（1978年）

  • 通用寄存器（多功能寄存器）

    AX、BX、CX、DX

  • 标志寄存器

    控制标志
    状态标志

  • IP寄存器（指令指针寄存器）

    2^16=65536（64K）字节单元

    对外有20位地址线

  • 段寄存器

    逻辑地址 = 段基址 + 偏移量

    物理地址 = 段基址x16 + 偏移量

• Intel 80386（1985年）

  80x86系列中第一款32位处理器
  支持32位的算逻运算，提供32位的通用寄存器
  地址总线扩展到32位，可寻址4GB的内存空间

  • IA-32的寄存器模式

    

    增加了两个段寄存器

• x86-64的寄存器模型

  

  新增了8个64位的通用寄存器

203. x86指令简介

• 指令的主要类别

  

• 指令的运行结果

• 传送指令

  • MOV DST, SRC
    DST <-- SRC

    • MOV指令的编码

      变长的指令设计

• 运算指令

  • ADD DST， SRC

  • ADC DST， SRC

  • INC OPR

    INC不会改变FLAGS的值

• 转移类指令

  • JNZ

• 控制类指定

  控制CPU的功能
  对标志位进行操作

204. 复杂的x86指令举例

• 串操作指令

  • 串操作指令的特性

    

  • MOVSB 指令示意

  • 方向标志的作用（FLAGS存储器的DF位）

    应对源串和目的串的存储区域部分重叠的问题

205. MIPS体系结构

• 历史

  

• 设计思想

  

  没有流水线互锁的微处理器

• MIPS指令的主要特点

  

• MIPS指令示例

  • 加法指令

    add a， b， c

    操作：将b和c求和，结果存入a中

    

    都不可以使存储器操作数

  • 访存指令

    

• MIPS通用寄存器

  都是32位

  

  

206. MIPS指令简介

• MIPS指令的基本格式

  

  

• R型指令的格式

  

  

  

  

• I型指令的格式

  

  

  

  

• 分支指令

  

  

  

  当前（PC+4）之后取前四位再组合address