备战软考03——体系结构，指令，流水线

晚上9:39
1.体系结构分类
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单指令流单数据流
多指令流单数据流
控制部分：
各处理器以异
主存模块：多个
至少是不实际
各级全面并行
多处理机系约
◆按处理机的数量进行分类：单处理系统（一个处理单元和其他设备集成）、并行处理系统（两个以上的处理机互联）分布式处理系统（物理上远距离且松耦合的多计算机系统）
◆Flynn分类法：分类有两个因素，即指令流和数据流，指令流由控制部分处理，每一个控制部分处理一条指令流，多指令流就有多个控制部分；数据流由处理器来处理，每一
理器处理一条数据流，多数据流就有多个处理器；至
一个处于主存模块，是用来存储的，存储指令流或者数据流，因此，无论是多指令流还是多数据流，都需要多个主存模块来存储，对于主存模块，指令和数据都一样。
◆依据计算机特性，是由指令来控制数据的传输，因此，一条指令可以控制一条或多条数据流，但一条数据流不能被多条指令控制，否则会出错，就如同上级命令太多还互相冲突，不知道该执行哪个，因此多指令单数据MISD不可能。
指令系统
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◆计算机指令的组成：一条指令由操作码和操作数两部分组成，操作码决定要
完成的操作，操作数指参加运算的数据及其所在的单元地址。
在计算机中，操作要求和操作数地址都由二进制数码表示，分别称作操作码和
◆计算机指令执行过程：取指令-一分析指令-一执行指令三个步骤，首先将程序计数器PC中的指令地址取出，送入地址总线，CPU依据指令地址去内存中取出指令内容存入指令寄存器1R；而后由指令译码器进行分析，分析指令操作码；最后执行指令，取出指令执行所需的源操作数。
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指令系统
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◆指令寻址方式
顺序寻址方式：当执行一段程序时，是一条指令接着一条指令地顺序执行。
跳跃寻址方式：指下一条指令的地址码不是由程序计数器给出，而是由本条指令直接给出。程序跳跃后，按新的指令地址开始顺序执行。因此，程序计数器的内容也必须相应改变，以便及时跟踪新的指令地址。
◆指令操作数的寻址方式
立即寻址方式：指令的地址码字段指出的不是地址，而是操作数本身
值接寻址方式： 在指令的地址字段中直接指出操作数在主存中的地址
间接寻址方式：指令地址码字段所指向的存储单元中存储的是操作数的地址。
寄存器寻址方式：指令中的地址码是寄存器的编号。
基址寻址方式：将基址寄存器的内容加上指令中的形式地址而形成操作数的有
变址寻址方式：变址寻址方式计算有效地址的方法与基址寻址方式很相似，它
是将变址寄存器的内容加上指令中的形式地址而形成操作数的有效地址。
指令系统

晚上9:40·
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指令系统
CISC是复杂指令系统，兼容性强，指令繁多、长度可变，由微程序实现;
RISC是精简指令系统，指令少，使用频率接近，主要依靠硬件实现（通用寄存器、
硬布线逻辑控制)
具体区别如下：
指令系统类型
CISC（复杂）
寻址方式数量多，使用频率差别大 支持多种
定长格式，大部分为单周
期指令，操作寄存器，只
支持方式少
其它
研制周期长
增加了通用寄存器；优化编译，有硬布线逻辑控制为主：效支持高级语适合采用流水线
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考试真题
Flynn分类法根据计算机在执行程序的过程中（）的不同组合，将计算机分为4类。当前主流的多
核计算机属于（）计算机。
A.指令流和数据流C.指令流和控制流A.SISD
答案：A D
B.SIMD
以下关于复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer,CISC)的叙述中，正确的是
C.MISD
D.数据流和总线带宽
D.MIMD
C.常采用执行速度更快的组合逻辑实现控制器
D.指令长度不固定，指令格式和寻址方式多
答案：D
2.指令系统
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◆指令流水线原理：将指令分成不同段，每段由不同的部分去处理，因此可以产生叠加的效果，所有的部件去处理指令的不同段
（1）超流水线（Super Pipe Line）技术。它通过细化流水、增
水使用流水线执行指令情)
使用流水线执行指令情况
（2）超标量（Super Scalar）
技术。它通过内装多条流水线来同时执行多个处理，其时钟频率虽然与一般流水接近，却有更小的CPI。其实质是以空间换取时间。
(3)超长指令字（Very Long Instruction Word，VLIW）技术。
要同时执行多条指令，其不同在于超标量依靠硬件来实现并行处理的调度，VLIW则充分发挥软件的作用，而使硬件简化，性能提高。

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