1 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Πρόγραμμα Αναβάθμισης Προγράμματος Σπουδών Τμήματος Πληροφορικής Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης Μάθημα Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεφαλαίο Δεύτερο Αρχιτεκτονική Βασικού Συνόλου Εντολών Μέρος Πρώτο Καθηγητής: Α. Βαφειάδης 2008

2 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Περιεχόμενα Αρχιτεκτονική του συνόλου εντολών γλώσσας μηχανής Δομή εντολής γλώσσας μηχανής Ταξινόμηση των αρχιτεκτονικών με βάση της χρήση των καταχωρητών Διευθυνσιοδότηση (addressing) Τύποι δεδομένων Τύποι λειτουργιών συνόλου εντολών Η κωδικοποίηση του Instruction Set και το μήκος των εντολών Εξέλιξη του σχεδιασμού του Instruction Set.

3 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Χαρακτηριστικά ενός Instruction Architecture Set Tο σχήμα και η δομή (format) των εντολών και μήκος τους σε bits H χρήση των καταχωρητών από τις εντολές Οι μέθοδοι με τις οποίες, οι εντολές αναφέρονται στη μνήμη (τελική διεύθυνση και οι μέθοδοι υπολογισμού τις τελικής διεύθυνσης. Το πλήθος των ενεργειών που πραγματοποιούν οι διαφορετικές εντολές του συνόλου εντολών (instruction set) Την παράσταση των δεδομένων (ακέραιοι, κινητής υποδιαστολής, χαρακτήρες)

4 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Οι Στόχοι του σχεδιασμού μιας αρχιτεκτονικής του Instruction Set (ISA) Δημιουργία μιας ευέλικτης γλώσσας μηχανής, οι οποία: θα εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες του υλικού θα διευκολύνει τη σύνταξη των προγραμμάτων συστήματος και ιδίως τη κατασκευή των μεταγλωττιστών και θα λαμβάνει υπόψη του: τις νέες τεχνολογίες και ιδέες τις ανάγκες της αγοράς τον ανταγωνισμό.

5 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Δομή εντολής γλώσσας μηχανής κωδικός λειτουργίας αναφορές στους παράγοντες εισόδου αναφορές στους παράγοντες εξόδου διεύθυνση της επόμενης εντολής (?)

6 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Σχήματα εντολών γλώσσας μηχανής

7 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ταξινόμηση των αρχιτεκτονικών με βάση τους καταχωρητές Με χρήση σωρού (Stack architecture) Με χρήση του μοναδικού συσσωρευτή (accumulator architecture) Με χρήση καταχωρητών γενικού σκοπού ( general- purpose register architecture) Αρχιτεκτονική register-memory Αρχιτεκτονική Load-Store

8 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Αρχιτεκτονική Σωρού

9 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Αρχιτεκτονική register-memory ADD R1, X ADD R2, Y

10 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Αρχιτεκτονική Load-Store

11 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Αρχιτεκτονικές (σύνοψη) ΣωρούΜοναδικού Συσσωρευτή PUSHALOAD A PUSHBADDB ADDSTOREC POPC Register-MemoryLoad-Store LOAD R1, ALOADR1, A ADD R1, BLOADR2, B STORE C, R1ADDR1, R2, R3 STOREC, R3

12 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Πλεονεκτήματα της Αρχιτεκτονικής Load-Store Μεγαλύτερη ταχύτητα στην εκτέλεση των προγραμμάτων Οι μεταγλωττιστές παράγουν πιο γρήγορα προγράμματα Εντολές με μικρότερο μήκος σε bits H Αρχιτεκτονική RISC είναι αρχιτεκτονική Load-Store