MIPS体系结构(北大课件).pdf

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1、本讲概况计算机组织与系统结构计算机组织与系统结构<上讲复习MIPS指令系统体系结构

2、令系统DecodeOperand定位并获得操作数数据硬件FetchExecute计算结果数值或状态Result在存储系统中存放结果，以备后用StoreNext确定后续指令Instruction北京大学计算机科学技术系北京大学微处理器研究开发中心北京大学计算机科学技术系北京大学微处理器研究开发中心上讲总结:ISA指令（Instructions）:•使用通用寄存器的load-store结构；•支持如下寻址方式：displacement(withanaddressoffsetsizeof12to°机器

3、语言的字词16bits)、immediate(size8to16bits),以及registerdeferred;°比高级语言更加简单、原始•支持如下简单指令（因为它们决定执行的指令总数）：load、store、add、例如，没有复杂的控制流subtract、moveregister-register、and、shift、compareequal、°限制性非常强comparenotequal、branch(withaPC-relativeaddressatleast8-bits例如：MIPS算术

4、运算指令long)、jump、call,以及return;•支持如下数据大小和类型：8位、16位、32位整数；以及°更课程我们将基于MIPS指令系统体系结构32位和64位IEEE754浮点数•如果看重性能，就使用固定指令编码方案•与二十世纪八十年代后的许多结构都很类似：NEC,Nintendo,SiliconGraphics,Sony如果看重代码大小，就使用可变指令编码方案•提供至少16个通用寄存器，以及单独的浮点寄存器;•确信所有的寻址方式都可以用于所有的数据传输指令;设计目标:更高性能、更低

5、成本、更少设计周期•瞄准最低限要求的指令系统北京大学计算机科学技术系北京大学微处理器研究开发中心北京大学计算机科学技术系北京大学微处理器研究开发中心MIPS算术指令MIPSarithmetic°所有算术指令都有3个操作数°DesignPrinciple:simplicityfavorsregularity.Why?°操作数的次序是固定的（目标操作数领先）°Ofcoursethiscomplicatessomethings...示例：Ccode:A=B+C+D;E=F-A;C代码：A=B+CMIP

6、Scode:add$t0,$s1,$s2MIPS代码:add$s0,$s1,$s2add$s0,$t0,$s3sub$s4,$s5,$s0(编译器完成寄存器与变量的关联)°Operandsmustberegisters,only32registersprovided°DesignPrinciple:smallerisfaster.Why?北京大学计算机科学技术系北京大学微处理器研究开发中心北京大学计算机科学技术系北京大学微处理器研究开发中心Registersvs.MemoryMemoryOrga

7、nization°Arithmeticinstructionsoperandsmustberegisters,°Viewedasalarge,single-dimensionarray,withanaddress.•only32registersprovided°Amemoryaddressisanindexintothearray°Compilerassociatesvariableswithregisters°"Byteaddressing"meansthattheindexpointsto

8、°Whataboutprogramswithlotsofvariablesabyteofmemory.08bitsofdataControlInput18bitsofdata28bitsofdataMemory38bitsofdataDatapathOutput48bitsofdata58bitsofdataProcessorI/O68bitsofdata...北京大学计算机科学技术系北京大学微处理器研究开发中心北京大学计算机科学技术系北京大学微处理器研究开发中心MemoryOrganizati