西北工业大学网络教育学院：《计算机系统结构》课程PPT讲义课件_第二章 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; C|SC指令系统的改进途径综述;RIS0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 )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

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 +0 a+1 变址加法器 a+i a+n-1 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