计算机组成与结构体系英文课件：Chapter 2 – Instructions Set Architecture.ppt

计算机组成与结构体系是计算机科学中的基础概念，它涉及到计算机硬件如何存储、处理和传输信息。本课件主要关注第二章“指令集架构”，这部分内容是理解计算机运作的关键。指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）是计算机硬件系统的基础，它定义了处理器能够理解和执行的指令集。 2.3 指令与指令序列 在这个部分，我们讨论了两种表示指令的方式：寄存器传输记法（Register Transfer Notation，RTN）和汇编语言记法。RTN是一种简化表示，它将操作描述为寄存器之间的数据转移。例如，`R4 ← [R2] + [R3]` 表示将R2和R3寄存器中的值相加，结果存储在R4中。另一方面，汇编语言记法使用助记符，如 `Load R2, LOC` 代表从内存位置LOC加载数据到寄存器R2，或者 `Add R4, R2, R3` 代表将R2和R3中的数值相加，结果存入R4。 E.4 指令格式 指令格式决定了指令在内存中的布局，包括操作码、操作数和可能的寻址模式。不同的指令集可能有不同数量和类型的字段来适应不同的操作。 2.4 寻址模式 寻址模式决定了指令如何访问内存中的数据。例如，直接寻址、间接寻址、相对寻址等，每种模式在处理数据时都有其特定的应用场景。 2.6 堆栈 堆栈是计算机内存中的一种数据结构，具有后进先出（LIFO）的特点。堆栈在程序调用、子程序执行和临时数据存储等方面发挥着重要作用。 2.7 子程序 子程序是程序设计中的一个重要概念，它是一段可以被多次调用的代码块，通常执行特定的功能。在计算机结构中，子程序的调用和返回通常涉及堆栈操作。 2.8 额外指令 除了基本的算术和逻辑运算，指令集还可能包含其他指令，如位操作、条件跳转、中断处理等，以增强系统的功能和灵活性。 2.10 CISC指令集 复杂指令集计算（Complex Instruction Set Computing，CISC）架构的特征是使用丰富的指令集，每个指令可以执行多个操作，这可能导致指令长度不一致和执行效率问题。 2.11 RISC与CISC风格 精简指令集计算（Reduced Instruction Set Computing，RISC）则强调指令集的简洁性，每个指令只执行一个简单操作，以提高执行效率和减少处理器设计的复杂性。RISC与CISC各有优缺点，适用于不同的应用场景。 通过学习这些内容，我们可以深入理解计算机如何通过指令集来执行程序，并且知道如何根据设计目标选择合适的指令集架构。无论是CISC还是RISC，它们都对计算机性能、硬件复杂性和软件开发效率产生深远影响。