​《计算机系统结构》考试重点：数据表示寻址方式指令系统

考点一：数据表示

1、数据表示：指能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。由硬件实现的数据类型。

2、数据结构：面向计算机系统软件、面向应用领域所需处理的数据类型。由软件实现的数据类型。

3、自定义数据表示包括标志符数据表示和数据描述符两类。

（1）标志符数据表示

①为了缩短高级语言和机器语言的语义差距，计算机中的每个数据都带有如图类型标志。

②用于指明数据类型（如二进制整数、浮点数、字符串还是地址等），将数据类型和数据值本身直接联系在一起。

③对高级程序员透明。

（2）数据描述符

为进一步减少标志符所占的存储空间，发展出了数据描述符。

与标志符的区别：

①标识符是和每一个数据相连的，合存在一个存储单元中，描述单个数据的类型特征。

②数据描述符是和数据分开存放的，用来描述所要访问的数据是整块的还是单块的，访问该数据块或数据元素需要的地址以及其他信息等。

4、数据表示的原则

原则1：看系统的效率是否提高，是否减少了实现时间和所需的存储空间；

原则2：看引入数据表示后，其通用性和利用率是否提高。

考点二：寻址方式 

1、寻址方式指的是指令按什么方式寻找（访问）到所需的操作数或信息的。

2、寻址方式的三种面向

（1）面向主存：主要访问内存，少量访问寄存器；

（2）面向通用寄存器：多数在寄存器，少量在内存；

（3）面向堆栈：主要在堆栈，可减轻编译负担。

3、寻址方式在指令中的指明（两种指明方式）

（1）占用操作码中的某些位来指明。

（2）不占用操作码，而是在地址码部分专门设置寻址方式位字段指明。

相对第二种方式更灵活，操作码短，但需要专门的寻址方式位字段。

4、逻辑地址：是程序员用的地址。

物理地址：是程序在主存中的实际地址。

5、程序在主存中的定位技术

（1）静态定位；（2）动态再定位；（3）虚实地址映像表。

6、物理主存中信息的存储分布

（1）任意存储：降低了存储访问速度。 

（2）按整数边界存储：存放的地址必须是该信息宽度的整数倍。

会存在一定的存储空间的浪费，但访问每个信息时，均只需一个主存周期。即也体现了速度和价格的权衡。

考点三：指令系统的设计和优化

1、指令是由操作码和地址码两部分组成的。

2、操作码的优化（哈夫曼压缩概念）表示主要是为了缩短指令字长，减少程序总位数及增加指令字能表示的操作信息和地址信息。

3、指令格式的优化：为了不降低指令的存取速度，就要维持指令字按整数边界存储。

4、指令字格式优化的措施概括起来，包括以下几点：

（1）采用扩展操作码，并根据指令的频度Pi的分布情况，选择合适的编码方式，以缩短操作码的平均码长。

（2）采用诸如基址、变址、相对、寄存器、寄存器间接、段式存放、隐式指明等多种寻址方式，以缩短地址码的长度，并在有限的地址长度内提供更多的地址信息。

（3）采用0123等多种地址制，以增强指令的功能，这样从宏观上就越能缩短程序的长度，并加快程序的执行速度。

（4）在同种地址制内，在采用多种地址形式，如寄存器，寄存器-寄存器，寄存器-主存、主存-主存等让每种地址字段可以有多种长度，且让长操作码与短地址码进行组配。

（5）在维持指定字在存储器中按整数边界存储的前提下，使用多种不同的指令字长度。

将以上措施综合使用，可以使信息冗余量减少，操作数的寻址灵活，操作码的备用码点数增多，有利于以后对指令系统进行扩充。

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