计算机组成原理 |
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首先,需要建立的一种直观的认知是:既然是扩展操作码,就意味着操作码的位数越变越多! 之所以这么强调,是因为常常混淆了操作码的扩展方向。 再看扩展的原理: 假设指令字长是16位,平均劈开成4份,高位4位用作操作码,低12位分别用作三个地址码。 那么操作码的个数就是四个二进制所能表达的离散数目: OK,如果地址码只能做地址码,这是最终的结局了。 但是,如果地址码可以化身为操作码,这并不难对吧,毕竟都是二进制的数位而已。 非常粗略的认为,现在第一个地址4位也用作操作码,那么总的看来就是高8位用作操作码,低8位用作两个地址码了。 按理说,即,共计有256种操作码。 虽然,用8位和用4位各自表达操作码,互不干扰的。但是,实际上呢,单操作码只有15条,且二地址的操作码只有16条,如果还要继续扩展,二地址的也只有15条了! 为什么差别这么大? 答案是两个原则不可以破: 不允许短码是长码的前缀各指令的操作码一定不能重复为了满足第一条,我们看8位操作码的时候,前面四位全是四位操作码已经出现过的! 所以,设计思路只能变成:前面四位只用15种离散状态,保留一个给二地址扩展用。因此,8位操作码,实际上限定了高4位的值,只是低四位可以离散,共16种状态,要想再继续扩展,自己最多只敢用15种,还得保留一个种子呢! 这便是整个的扩展操作码的原理。当然可以有其他变种,这里不做展开。 看一个例子: 一个计算机系统采用32位单字长指令,地址码是12位,如果定义了250条二地址指令,那么还有(24K )条单地址指令。 怎么理解,这里的地址码限定为12位,说的是一个地址码就12位,如果有2个地址,那就是24位了!我会下意识的以为,哦,只分配12位作地址码,这是不对的。 由原理分析我们知道得问自己一下,这个是不是从三地址开始扩展来的?计算一下,12*3 = 36,超过了总的位数,因此,二地址是起点。之所以这么想,是因为我们知道二地址不一定是扩展的起点。 二地址共用掉24位作操作数地址,高位有8位作操作码。共有种操作码状态,现在只用了250种,因此,还有6个可以供下一个扩展用,一地址码就意味着有中间12位可以做操作码,于是根据乘法原理:. 这里不考虑继续扩展成0地址码,因为问的是可以有,考虑的是最多可以有,是上限值。 题一:某计算机指令字长为16位,指令有双操作数、单操作数和无操作数3种格式,每个操作数字段均用6位二进制表示,该指令系统共有m条(m 也即:中间6位共64种状态有(16-P)*64 - Q/64用来做一地址自身了,于是一地址共有:(16-P)*64-Q/64种。 这里说最多,是因为,一地址指令可以设计的比这小,虽然理论上可以这么多。 以上。
PS: 乘法原理就是分步用乘法,比如高位有6个状态,再第二步有种 ,乘起来就是结果。 以上。 |
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