计算机体系结构 第二章 计算机指令集结构设计 操作码的平均长度、指令地址分配 |
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1.指令系统
通过减少指令总数和简化指令功能降低硬件设计的复杂度,使指令能单周期执行,并通过优化编译提高指令的执行速度,采用硬布线控制逻辑优化编译程序。
数据表示研究的是计算机硬件能够直接辨认与处理的数据类型。 数据结构是计算机存储、组织数据的方式。 数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。 数据元是一种用来表示具有相同特性数据项的抽象“数据类型”。 数据表示和数据结构都是数据类型的子集。 最短平均码长(信息熵 香农提出)1.如果指令的字长固定,那么地址码越长,操作码越短 2.如果指令的字长可变,以指令使用频度为依据,使用频度高的指令用短操作码 使用频度低的指令用长操作码 (哈夫曼编码原理,使得平均操作码长度尽可能短) 哈夫曼树例题1
一台模型机共有7条指令,各指令的使用频度分别为35%,25%,20%,10%,5%,3%,2%,有8个通用数据寄存器,2个变址寄存器。 (1)要求操作码的平均长度最短,请设计操作码的编码,并计算操作码编码的平均长度。 (2)设计8位字长的寄存器-寄存器型指令3条,16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令4条,变址范围不小于正、负127。请设计指令格式,并给出各字段的长度和操作码的编码。 |
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