- 前一篇文章分析了指令系统(ISA)的设计方法,这里以IA-32指令系统为例进行分析
- 前文链接:计算机组成原理(4.1)—— 指令系统设计
文章目录
一、IA-32架构基础
- 泛指:基于英特尔IA-32架构的32位微处理器
- 特点:向下兼容
- 并行化程度:流水线
- 处理器位数:32
- 三种工作方式:
- 保护方式(包含一种子工作方式:虚拟8086方式)
- 实地址方式
- 系统管理方式
- 指令集类型:CISC(IA-32是CISC类型的指令集的典型代表)
- 寄存器配置
- 8个32位通用寄存器:
- 用于存储数据、参与算数逻辑运算、给出存储单元地址
- 变长寄存器:可以用作32位寄存器,也可拆为16位和8位寄存器使用
- 详见:IA-32汇编语言笔记(2)—— IA32处理器及其寄存器
- 6个段寄存器
- 段寄存器存放着当前使用的逻辑地址中的段号(实模式下是段值;保护模式下是段选择子),用于获得段起始地址
- 利用段寄存器存储段起始地址,就好像在连续的内存地址空间中打了几个标签,这样我们就可以把内存划分为若干逻辑段,可以实现代码和数据的隔离,也有利于实现程序的重定位。
- 任一个段起始地址加上段内偏移量(有效地址),都可以访问到整个内存空间。因此各个逻辑段之间可以有重叠;甚至可以所有段寄存器都写成一样的值,不进行分段(整个内存为一个段),这样写起程序来更方便
- 我个人认为,段寄存器的存在就是为了方便程序员写程序,因为其实只要有一个寄存器存段号就可以实现访存,更多的段寄存器只是为了在逻辑上进行一些划分。
- 段寄存这部分涉及到IA-32架构下的寻址的具体物理过程,后面再具体总结
- 可以参考我以前的两篇文章:
- IA-32汇编语言笔记(4)—— 段寄存器 & 寻址方式
- 我理解的物理地址、虚拟地址、逻辑地址
- 1个标志寄存器
- 标志寄存器是IA-32和MIPS的一大区别,上一篇文章已经说明过:计算机组成原理(4.1)—— 指令系统设计
- 还可参考:IA-32汇编语言笔记(3)—— 简单传送、加减指令 & 标志寄存器
- 8个32位通用寄存器:
二、操作数类型和表示方式
1. 操作数类型
2. 操作数表示方式
三、指令格式
- 指令字长度:变长指令字,长1~15字节
- 操作码长度:变长操作码编码,长1~2字节
- 一条指令由两部分组成:
前缀段+指令段
,其中前缀段可以没有
1. 前缀段
- 前缀段位于指令操作码(指令段)之前,但不是每条指令都有
- 前缀段格式
- 四种前缀类型
2. 指令段
- 指令段:指出操作类型、给出操作数或操作数地址
- 指令段格式:
- 各字段说明
四、寻址方式
1. 操作数的来源
2. 指令中必须给出的信息
3. 寻址方式
- IA-32寻址方式
- 对比上篇文章 计算机组成原理(4.1)—— 指令系统设计 中给出的一般设计规则,IA-32中除了立即寻址、寄存器寻址等,提供了很丰富的偏移寻址方式
- 存储单元的有效地址(即段内偏移地址)可以由三部分内容相加构成(可省去任意两部分)
- 一个32位基地址寄存器
- 一个可乘上比例因子1/2/4/8的32位变址寄存器
- 一个8/16/32位位移量
-
这印证了上篇文章指出的:一般RISC机器不提供自动变址寻址,并将变址和基址寻址统一成一种 “偏移寻址方式”
-
详见:IA-32汇编语言笔记(4)—— 段寄存器 & 寻址方式
4. 寻址过程
- 实方式下的寻址过程
- 保护方式寻址过程
5. 示例
-
现在要存储如下操作数
int x; float a[100]; short b[4][4]; char c; double d[10];
-
内存中存储情况
-
各个变量使用的寻址方式
五、MMX指令技术
今天的文章指令系统由什么组成_计算机组成原理薛胜军第四版答案分享到此就结束了,感谢您的阅读。
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