好的建设网站公司哪家好,网站建设 的介绍,天津网站制作网站,台州网红桥嵌入式软件开发#xff0c;非科班专业必须掌握的基本计算机知识 核心知识点#xff1a;数据表示和运算、存储系统、指令系统、总线系统、中央处理器、输入输出系统 指令系统#xff08;Instruction Set#xff09;是计算机体系结构的关键组成部分之一#xff0c;它定义了处…嵌入式软件开发非科班专业必须掌握的基本计算机知识 核心知识点数据表示和运算、存储系统、指令系统、总线系统、中央处理器、输入输出系统 指令系统Instruction Set是计算机体系结构的关键组成部分之一它定义了处理器支持的操作指令集合及其执行方式。指令系统决定了计算机能够执行的任务类型和处理速度并且影响着软件的编程难度和运行效率。 指令系统通常包括以下几个方面 操作类型指令可以实现的操作类型如算术运算、逻辑运算、位移运算、分支跳转、数据传输等。 操作数类型指令操作数的类型如整数、浮点数、指针、字符串等。 寻址方式指令如何寻址操作数的方式如立即数寻址、直接寻址、间接寻址、基址寻址、变址寻址等。 数据长度指令操作数的长度如8位、16位、32位、64位等。 流水线指令执行时是否使用流水线加速技术以提高指令执行效率。 中断异常指令系统支持的中断、异常、陷阱类型和处理方式。 特殊功能指令系统还可能提供一些特殊功能如乘法运算、除法运算、卡车向量乘积等。
不同的指令系统有不同的设计目标和特点。一些指令系统更加注重处理速度一些则注重可编程性和通用性。例如x86指令系统具有广泛的应用并有着复杂的指令集和灵活的寻址方式但不利于代码优化而ARM指令系统则侧重于低功耗和高效能以及支持多种操作数类型和寻址方式。
开发者需要仔细研究目标处理器的指令集了解其设计目标、特点、限制和优化方法以便能够有效地编写高效、稳定的程序。
一 指令格式 第一部分操作码字段OP第二部分地址码字段 A 首先地址码字段类型
四地址指令 三地址指令 二地址指令 一地址指令 零地址指令 优缺点 其次操作码字段类型
定长编码 变长编码 扩展操作码编码 重要
此时二地址容易被误判成三地址 注意操作码编码的时候短码不能是长码的前缀扩展窗口可以留多个 二 指令寻址方式
1指令寻址
指令寻址有顺序寻址和跳跃寻址两种方式
2数据寻址——加入寻址特征
立即寻址 直接寻址
隐含寻址
间接寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 基址寻址Ri保存了基址寄存器的编号 基址寻址是一种常见的寻址方式它把某个地址作为基地址也称为基准地址或者基地址寄存器来执行寻址操作。在指令中使用基址加上偏移量来计算最终访问的内存地址这样可以相对于基地址来实现寻址从而避免了直接对内存地址进行访问。基址寻址的优点主要体现在以下几个方面 灵活性基址寻址可以将一个地址当作基准来执行寻址操作而不是使用固定的、硬编码的地址可以使得程序设计更加灵活。 安全性基址寻址可以避免直接访问内存地址使得代码更加安全。因为如果程序直接访问内存地址那么内存地址很容易被黑客利用造成系统漏洞。 便捷性通过基址寻址可以实现数组、矩阵等复杂数据结构的处理简化程序设计并且在处理多维数组、结构体等数据类型时不需要频繁的手动计算偏移量。 维护性基址寻址使代码可读性更高代码具有自解释性提高了代码的可维护性。因为通过基址寻址直接可以理解程序员所写的指令是干什么的。 总的来说基址寻址是一种灵活、安全、便捷、易维护的寻址方式尤其适合用于处理复杂数据结构和多维数组等情况。 变址寻址 变址寻址也是一种常见的寻址方式它将一个基地址与一个偏移量相加来计算最终访问的内存地址。变址寻址主要适用于对数组进行访问、循环结构等情况其优点主要体现在以下几个方面 灵活性变址寻址可以根据程序需要动态地计算基地址和偏移量使得程序设计更加灵活。 维护性变址寻址可以减少代码重复简化程序设计提高代码的可读性和可维护性。通过使用循环结构和数组可以用较少的代码实现复杂的操作。 效率高变址寻址采用了指针或者数组方式节约了CPU运算时间和内存空间并且可以直接访问数据速度较快。 便捷性变址寻址可以方便地处理多维数组可以使用一个算式表示多维数组中的元素地址避免了繁琐的手动计算。 总的来说变址寻址是一种灵活、高效、便捷、易维护的寻址方式特别适合用于对数组进行访问和循环结构等场景下的操作。 相对寻址变成可以浮动的程序 相对寻址是一种相对于当前指令地址计算的寻址方式通过在指令中使用一个偏移量来计算最终访问的内存地址。相对寻址的优点主要体现在以下几个方面 灵活性相对寻址可以根据需要动态地计算地址不依赖于固定位置或基址。这样可以实现更灵活的程序设计提高代码的可读性和可维护性。 相对安全相对寻址避免了直接访问内存地址相对安全可以提高代码的安全性。因为如果程序直接访问内存地址那么内存地址很容易被黑客利用造成系统漏洞。 效率高由于相对寻址是相对于当前指令地址计算的所以它不需要额外的寄存器或内存可以节省一定的时间和空间。 程序设计简单相对寻址可以使得程序设计更加简单。特别是在处理分支跳转时相对寻址可以用较少的指令实现复杂的控制流程从而简化程序设计。 总的来说相对寻址是一种灵活、安全、高效、简单的寻址方式特别适合用于分支跳转和条件控制等操作。 堆栈寻址 三 CISC复杂指令集RISC精简指令集
CISC复杂指令集计算机和RISC精简指令集计算机是两种计算机指令集的不同类型两种指令设计方式。它们有以下几个区别 指令集数量CISC的指令集比较大其中包括很多功能强大但是比较复杂的指令而RISC的指令集数量较少每个指令都比较简单。 存储器访问CISC采用了一些复杂指令可以直接访问内存中的数据尤其适合处理复杂的数据结构但是需要大量的存储器空间而RISC采用了载入-存储结构只能对寄存器进行操作对内存的访问操作都必须通过load和store等指令进行。 指令执行时间CISC的每条指令需要较长的时间执行但是可以一次完成多个操作而RISC每条指令执行时间较短但是每条指令只能执行一种操作。 编译器由于CISC的指令集较为复杂编译器需要更强的优化能力来生成高效的汇编代码而RISC的指令集比较简单编译器相对容易实现。
总的来说CISC的优点是指令集功能强大可以完成更复杂的操作而RISC的优点则是指令执行速度快、编写编译器相对容易、节省存储空间等。在实际应用中CISC和RISC都有自己的领域和优缺点需要根据不同的需求进行选择。 时钟周期 一个时钟脉冲所需要的时间。在计算机组成原理中又叫T周期或节拍脉冲。是CPU和其他单片机的基本时间单位。 机器周期 通常用从内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期机器周期也即CPU完成一个基本操作所需的时间。 一条指令的执行 四条指令全部进入流水线的状态译码的同时进行取指令操作精简指令系统更适用于流水线操作
