00:00 计算机组成原理:指令格式与字长介绍

  1. 地址码用于指明操作数的位置,可以包含多个操作数,但具体如何获取这些操作数则由寻址方式决定,寻址方式决定了操作数的存储位置和访问机制。
  2. 寻址方式的实现可以是显式的,即直接包含在地址码字段中,如英特尔86指令集那样;也可以是隐式的,通过操作码字段间接指定,例如mix和risk five指令集的实现方式。
  3. 在介绍完指令的一般格式后,进一步解释了“指定自查指令”的概念,这类指令能够在指令集中直接查找并使用自身的信息,用于指令的自我检查或执行特定的指令集自我操作,增强了指令集的灵活性和自我管理能力。
  4. 字长是指构成一条指令所需的二进制位数,它直接影响到指令的复杂度、操作能力和处理器的设计,字长的长短决定了指令集能处理的数据范围和指令执行的效率。

01:17 定长与变长指令系统特点对比

  1. 定长指令系统的每条指令长度固定,虽然便于取指和译码,但平均指令长度较长,容易状态较多,导致存储空间浪费。
  2. 定长指令系统中的冗余指令长度较多,尤其是对于简单的操作,这种设计限制了指令功能的扩展。
  3. 定长指令系统在精简指令集计算机中更为常见,如MIX系列,而复杂指令集计算机多采用变长指令系统,如Intel x86系列。
  4. 变长指令系统指令长度可变,结构灵活,便于指令功能的扩展,但增加了取指过程的复杂性,可能涉及多次缓存操作,硬件实现难度较大。
  5. 指令字长与机器字长密切相关,较长的指令字长虽能提供更多信息,但会占用更多存储空间和耗费更长的保存时间,指令可分为半字长、字长、多字长三类。

04:12 指令分类与计算机性能

  1. 机器字长是评估计算机系统性能的关键指标,它直接影响到数据处理的速度和效率。
  2. 在计算机系统中,指令的格式长度与其执行频率密切相关,通常最常用的指令被设计为较短的格式以加快执行速度。
  3. 对于半专有指令集CPU,每次访问内存可以处理两条指令,这有助于提高指令处理的并行度。
  4. 单专有指令集CPU每次访问内存仅能读取一条指令,这可能限制了其处理速度,特别是在处理密集型任务时。
  5. 为了优化性能,变长指令系统倾向于将常用指令设计得更短,以减少访存次数,从而提升整体执行效率。