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計算機中有哪幾種常見(jiàn)數據類(lèi)型
數據類(lèi)型在數據結構中的定義是一個(gè)值的集合以及定義在這個(gè)值集上的一組操作。下面是YJBYS小編帶來(lái)的計算機中有哪幾種常見(jiàn)數據類(lèi)型介紹，希望對你有幫助。
一、指令系統概述
指令是實(shí)現計算機“程序控制”功能的載體，也是“存儲程序”操作的對象之一，可見(jiàn)指令在馮諾依曼體系結構計算機中的重要地位!本章立足于計算機系統層次結構中的“機器語(yǔ)言級”，機器語(yǔ)言指令是計算機硬件與軟件的界面，也是用戶(hù)操作和使用計算機硬件的接口。計算機所包含的所有指令的集合成為該機的指令系統。
從系統觀(guān)的角度看，指令系統是計算機系統性能的集中體現，是計算機軟/硬件系統的設計基礎，一方面，硬件設計者要根據指令系統進(jìn)行硬件的邏輯設計;另一方面，軟件設計者也要根據指令系統來(lái)建立計算機的系統軟件。如何表示指令，怎樣組成一臺計算機的指令系統，直接影響計算機系統的硬件和軟件功能。
二、指令格式
指令是計算機中傳輸控制信息的載體，每條指令代表某個(gè)基本的信息處理操作及操作的對象，因此，指令中應該包含表示處理功能的操作碼字段和與操作對象有關(guān)的地址碼字段。指令的一般格式如圖5.1所示。
圖1 指令的一般格式
1.操作碼OP
操作碼來(lái)表示“程序控制”的具體操作，因此，不同功能的指令其操作碼編碼必須不同，因此，操作碼的長(cháng)度(即操作碼字段所包含的二進(jìn)制位數)就與機器支持的指令數量有關(guān)。通常情況下，長(cháng)度為n位的操作碼，最多可表示1條指令。
2.地址碼
地址碼字段的作用宏觀(guān)上看是提供操作碼的操作對象，微觀(guān)上隨指令類(lèi)型和尋址方式的不同而不同，它可能作為一個(gè)操作數、也可能是操作數的地址(包括操作數所在的主存地址、寄存器編號或外部設備端口地址)、也可能是一個(gè)用于計算地址的偏移量。不論地址碼具體上起什么作用，但其長(cháng)度會(huì )影響對象的范圍(數據大小、地址范圍大小、偏移量的大小)
根據一條指令中所含操作數地址的數量，可將指令分三地址指令，雙地址指令，單地址指令和零地址指令等4種。不同數量地址碼格式時(shí)，指令表示的操作也略有區別。
1)三地址指令
指令中具有三個(gè)地址碼字段，其格式為：
三、地址指令的操作表達式為：
將地址Ad1所指數據與Ad2所指數據執行OP所指定的操作，結果送Ad3所指地址存放。
2)二地址指令
為壓縮指令的長(cháng)度，在三地址指令的基礎上，不另指定地址存放結果，而是存放到第一操作數地址Ad1中，把原來(lái)存放的第一操作數覆蓋，從而減少一個(gè)地址，形成雙地址指令。格式如為：
雙地址指令的操作表達式為：
將地址Ad1所指數據與Ad2所指數據執行OP所指定的操作，結果送Ad1所指地址存放。
目前，常見(jiàn)的雙地址指令主要有RR型(兩個(gè)地址均為寄存器地址)和RS型(一個(gè)地址是存儲地址，另一個(gè)是寄存器地址)。
3)一地址指令
單地址指令中只有一個(gè)地址碼字段，其格式為：
兩種情況下使用單地址指令：
(1)單目運算類(lèi)指令，如邏輯運算中的求反操作，其運算對象只有一個(gè)，故只需一個(gè)地址碼，它既表示該操作數的源地址，又作為操作結果的目的地址。此時(shí)，單地址指令的操作表達式為：
(2)為進(jìn)一步縮短指令長(cháng)度，將雙目運算類(lèi)指令中的一個(gè)操作數和操作結果均約定隱含于CPU中的某個(gè)寄存器(通常是累加器A)中，此時(shí)，單地址指令的操作表達式為：
4)零地址指令
零地址指令中往往只有操作碼而沒(méi)有顯式地給出地址碼字段，其格式為：
零地址指令分三種情況：
(1)指令本身不需要任何操作數，如只是為了占位和延時(shí)而設置的空操作指令NOP(空操作指令)、WAIT(等待指令)、HALT(停機指令)等;
(2)指令需要一個(gè)操作數，但該操作數隱含于CPU的某個(gè)寄存器(通常是累加器A)中;
(3)操作數均由堆棧提供的指令，其操作結果也存入堆棧。
特別說(shuō)明：指令格式的不同會(huì )影響到控制器局部通路和控制結構的不同，在學(xué)習控制器設計時(shí)，要牢牢把握指令格式與控制器結構的這種緊偶合!體會(huì )硬件與軟件之間的互動(dòng)關(guān)系!
三、指令長(cháng)度對指令格式的影響
一條指令中所包含的二進(jìn)位數即為指令長(cháng)度。指令越長(cháng)，能夠分配給操作碼和地址碼字段的位數就越多。在指令長(cháng)度固定的情況下，所分配的地址字段越多，則每個(gè)字段的位數就越少，將影響到地址字段的尋址范圍(包括所表示數據、地址范圍或偏移量的大小)。
四、指令系統的發(fā)展
早期的指令系統以復雜指令為主，對應的計算機稱(chēng)為復雜指令集計算機(Complex Instruction Set Computer： CISC)，現代計算機的指令系統以精減指令為主，對應的計算機稱(chēng)為精簡(jiǎn)指令集計算機(Reduced Instruction Set Computer： RISC)，兩者具有非常明顯不同的特征：
1.復雜指令系統的特征
(1)指令系統復雜龐大，指令數目一般多達二三百條;
(2)尋址方式多;
(3)指令格式多;
(4)指令字長(cháng)不固定;
(5)訪(fǎng)存指令不加限制;
(6)各種指令使用頻率相差大;
(7)各種指令執行時(shí)間相差大;
(8)大多數采用微程序控制器。
2.精簡(jiǎn)指令系統的特征
人們進(jìn)一步分析CISC后發(fā)現了80-20規律，即80%程序只用到了20%的指令集，基于這一發(fā)現，RISC精簡(jiǎn)指令集被提出來(lái)，這是計算機系統結構的一次深刻革命。
RISC體系結構的基本思路是：針對CISC指令系統指令種類(lèi)太多、指令格式不規范、尋址方式太多的缺點(diǎn)，通過(guò)減少指令種類(lèi)、規范指令格式和簡(jiǎn)化尋址方式，方便處理器內部的并行處理，從而大幅度地提高處理器的性能。大部分RISC具有下述一些特點(diǎn)：
(1)優(yōu)先選取使用頻率最高的一些簡(jiǎn)單指令;
(2)大多數指令在一個(gè)機器周期內完成;
(3)采用LOAD/STORE結構。由于訪(fǎng)問(wèn)主存時(shí)間長(cháng)，只保留LOAD(取數)和STORE(存數)兩種訪(fǎng)存指令，其余指令只對存放在寄存器中的操作數進(jìn)行處理;
(4)采用簡(jiǎn)單的指令格式和尋址方式，指令長(cháng)度固定;
(5)固定的指令格式。指令長(cháng)度、格式固定，可簡(jiǎn)化指令的譯碼邏輯，有利于提高流水線(xiàn)的執行效率;
(6)面向寄存器的結構。為減少訪(fǎng)問(wèn)主存儲器，CPU內應設大量的通用寄存器;
(7)采用硬布線(xiàn)控制邏輯;
(8)注重編譯的優(yōu)化，力求有效地支撐高級語(yǔ)言程序。
精簡(jiǎn)指令系統計算機的著(zhù)眼點(diǎn)不是簡(jiǎn)單地放在簡(jiǎn)化指令系統上，而是通過(guò)簡(jiǎn)化指令使計算機的結構更加簡(jiǎn)單合理，從而提高處理速度，其主要途徑是減少指令的執行周期數。 現在，RISC的硬件結構有很大改進(jìn)，一個(gè)機器周期平均可完成1條以上指令，甚至可達到幾條指令。
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