西北工业大学：《计算机系统结构》第2章 数据表示与指令系统

第2章数据表示与指令系统 2.1数据表示 2.2寻址方式 2.3指令系统的设计与改进

第2章 数据表示与指令系统 2.1数据表示 2.2寻址方式 2.3指令系统的设计与改进

本章重点: 自定义数据表示;浮点数尾数基值选择;尾 数下溢处理方法;寻址方式中的再定位技术; 整数边界存贮;操作码和指令字格式的优化; G|SC指令系统的改进途径综述;R|SC概念及所 采用的基本技术等。 °本章难点: 浮点数尾数基值的选择;操作码和指令字格 式的优化

•本章重点: 自定义数据表示；浮点数尾数基值选择；尾 数下溢处理方法；寻址方式中的再定位技术； 整数边界存贮；操作码和指令字格式的优化； CISC指令系统的改进途径综述；RISC概念及所 采用的基本技术等。 •本章难点： 浮点数尾数基值的选择；操作码和指令字格 式的优化

21数据表示 2.1.1数据表示与数据结构 1.基本概念 1)数据表示:能由机器硬件直接识别和的引用 的数据类型。 2)数据结构:各种数据元素或信息单元之间的 结构关系

2.1 数据表示 2.1.1数据表示与数据结构 1.基本概念 1)数据表示：能由机器硬件直接识别和的引用 的数据类型。 2)数据结构：各种数据元素或信息单元之间的 结构关系

3)两者关系 a)数据结构是通过软件映像将信息变换成数 据表示来实现的,表示是结构的元素。 b)不同的表示为结构的实现提供不同的支持, 表现在实现的效率和方便性上。 c)结构和表示是软、硬件的交接面

3)两者关系 a)数据结构是通过软件映像将信息变换成数 据表示来实现的，表示是结构的元素。 b)不同的表示为结构的实现提供不同的支持， 表现在实现的效率和方便性上。 c)结构和表示是软、硬件的交接面

2.数据表示的发展 1)早期只有定点数表示,浮点数用两个定点 数表示其阶码和尾码。 2)50年代初提出变址操作,为向量、阵列提供 了直接的数据支持。见下页图示或P4: 3)可变长字符串(行)数据表示的引入,为串数 据结构的实现提供了支持

2.数据表示的发展 1)早期只有定点数表示 ，浮点数用两个定点 数表示其阶码和尾码。 2)50年代初提出变址操作，为向量、阵列提供 了直接的数据支持。见下页图示或P41： 3)可变长字符串(行)数据表示的引入，为串数 据结构的实现提供了支持

主存 a 变址寄存器 1 a+0 a+1 变址加法器 a+i afn- 有效地址 L二 操作码变址位A1变址位A2 变址操作对向量、阵列数据结构的支持

a A1 i 变址寄存器 变址加法器 有效地址 ＋1 主存 a+0 a+1 a+i a+n-1 … … 操作码 变址位 A1 变址位 A2 变址操作对向量、阵列数据结构的支持

2.1.2高级数据表示 1.自定义数据表示 1)带标志符的数据表示 a)高级语言与机器语言的差别: 高级:用类型说明语句指明类型,类型与数 据相联系,运算符不反映类型,通用。 int a, b, sum: sum=atb: 机器:用操作码指明操作数的类型。 浮加 a b

2.1.2高级数据表示 1.自定义数据表示 1)带标志符的数据表示 a)高级语言与机器语言的差别： 高级：用类型说明语句指明类型，类型与数 据相联系，运算符不反映类型，通用。 int a,b,sum; sum=a+b; 机器：用操作码指明操作数的类型。 浮加 a b

b)上述差别导致编译时,要将高级语言中的类 型说明、运算符转换为机器语言的相应操作码 并验证,不一致还要软件转换,负担大。因此 我们用到了带标志符的数据标志,即每个数据 都带上数据标志。 类型标志 数据值 数据(字

b)上述差别导致编译时，要将高级语言中的类 型说明、运算符转换为机器语言的相应操作码 并验证，不一致还要软件转换，负担大。因此， 我们用到了带标志符的数据标志，即每个数据 都带上数据标志。 类型标志 数据值 数据(字)

c)优点: 简化了指令系统和程序设计。 简化了编译程序。 ·便于实现一致性校验。 能由硬件自动完成数据类型的转换。 支持数据库系统的实现与类型无关的要求。 为软件调试和应用软件开发提供了支持

c)优点： • 简化了指令系统和程序设计。 • 简化了编译程序。 • 便于实现一致性校验。 • 能由硬件自动完成数据类型的转换。 • 支持数据库系统的实现与类型无关的要求。 • 为软件调试和应用软件开发提供了支持

d)存在问题: 每个数据字因增设标志符,程序所占用的 主存空间会增加。 采用标志符 数掘字增长不用标志符 A 数据(少) 指令(多) 会降低指令的执行速度。采用标志符 指令字缩短

d)存在问题： • 每个数据字因增设标志符，程序所占用的 主存空间会增加。 • 会降低指令的执行速度。 A B 指令(多) 数据(少) 采用标志符 指令字缩短 不用标志符 采用标志符 数据字增长