软考中级（软件设计）----计算机体系结构分类与指令系统

1 Flynn分类法

考试真题

• 题目如下，答案为：A、D

2 计算机指令

• 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，分别称作操作码和地址码，整条指令以二进制编码的形式存放在存储器中
• 计算机指令执行过程：取指令--分析指令--执行指令三步骤，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IR，然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

3 指令寻址方式

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
• 直接寻址方式：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

4 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）
• CISC和RISC的区别如下

考试真题

• 题目如下，答案为：D

5 指令流水线

• 指令流水线原理：将指令分成不同阶段，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阶段，如下图所示

6 流水线的相关计算

• 流水线周期：指令分成不同的执行段，其中执行时间最长的段为流水线周期
• 流水线执行时间：1条指令总执行时间+（总指令条数-1）* 流水线周期
• 流水线吞吐率：总指令条数/流水线执行时间
• 流水线减速比：不适用流水线总时间/使用流水线总执行时间
• 超标量流水线技术：常规流水线是度为1的，即每个流水线阶段只执行一个部分，当度大于1时，就是超标量技术，当度为3时，相当于3条流水线并行执行，。即取指、分析、执行每个阶段都同时处理3条指令，因此，当题目提到度的概念时，。计算时需要将：指令条数=指令条数/度，然后再套用刘淑贤执行时间的公式计算

考试真题

• 题目如下，答案为：B

• 题目如下，答案为：B、A