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  • 扩展操作码技术

    千次阅读 2020-05-13 15:45:30
    方法一:固定操作码的设计方式 0000 XXXX YYYY ZZZZ 1111 XXXX YYYY ZZZZ 16条三地址指令 方法二: 可变操作码的设计方法 扩展方式1: 0000 XXXX YYYY ZZZZ 1110 XXXX YYYY ZZZZ 15条三地址指令 1111 0000 XXXX YYYY...

    扩展操作码的技术
    方法一:固定操作码的设计方式
    0000 XXXX YYYY ZZZZ
    1111 XXXX YYYY ZZZZ 16条三地址指令
    方法二:
    可变操作码的设计方法
    扩展方式1:
    0000 XXXX YYYY ZZZZ
    1110 XXXX YYYY ZZZZ 15条三地址指令

    1111 0000 XXXX YYYY
    1111 1110 XXXX YYYY 15条二地址指令

    1111 1111 0000 XXXX
    1111 1111 1110 YYYY 15条一地址指令

    1111 1111 1111 0000
    1111 1111 1111 1111 16条零地址指令
    扩展方式2:
    0000 XXXX YYYY ZZZZ
    1110 XXXX YYYY ZZZZ 15条三地址指令

    1111 0000 XXXX YYYY
    1111 1101 XXXX YYYY 14条二地址指令

    1111 1110 0000 XXXX
    1111 1110 1111 XXXX 16条一地址指令

    1111 1111 0000 XXXX
    1111 1111 1110 XXXX 15条一地址指令

    1111 1111 1111 0000
    1111 1111 1111 1111 16条零地址指令

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  • 计算机组成原理:扩展操作码技术

    千次阅读 多人点赞 2020-04-09 15:10:37
    首先看看什么是扩展操作码技术: 当采用统一操作码,指令长度与各类指令的地址长度发生矛盾时,通常采用“扩展操作码”技术加以解决。扩展操作码是一种指令优化技术,即让操作码的长度随地址数的减 少而增加(即扩展...

    今天有个好友问我一道《计算机组成原理》(唐朔飞) 中的例题,是关于扩展操作码的,为了让自己理解更加深刻一点,就写了这篇博客.

    首先看看什么是扩展操作码技术:

    当采用统一操作码,指令长度与各类指令的地址长度发生矛盾时,通常采用“扩展操作码”技术加以解决。 扩展操作码是一种指令优化技术即让操作码的长度随地址数的减  少而增加(即扩展)。根据不同的地址指令格式,如三地址、二地址、单地址指令等,操作码的位数可以有不同的选择,从而在满足需要的前提下有效地缩短了指令长度

    问题:(书本302页的例7.2)

           假设指令字长为16位,操作数的地址码为6位,指令有零地址、一地址、二地址三种格式.采用扩展操作码技术,若二地址指令有X种,零地址指令有Y种,则一地址指令最多有几种?

     书上给出的解答是: 采用扩展操作码技术,操作码位数可变,则二地址、一地址和零地址的操作码长度分别为4位、10位和16位.可见二地址指令操作码每减少一种,就可多构成2^6种一地址指令操作码;一地址指令操作码每减少一种,就可多构成2^6种零地址指令操作码.好友对于划线处不太理解,我个人的解释为:减少一条二地址指令,就是将一个特定的4位操作码变为一地址指令,地址就是6位,还有10位,除去特定的4位,还有10-4位可以任意组合,所以就是2^6种,零地址也是一样.

    所以一地址指令最多有 ( 2^4 - X ) * 2^6 种,设一地址指令有M种,则零地址指令最多有 [ ( 2^4 - X ) * 2^6 - M ] * 2^6 种.根据题中给出零地址有Y种,即Y = [ ( 2^4 - X ) * 2^6 - M ] * 2^6 ,则一地址指令M = ( 2^4 - X ) * 2^6 - Y * 2^6

     

    附加一道题帮助理解吧!这道题是教我们这门课的林楠老师的PPT上的一道例题.

    某指令系统,指令字长为16位,地址码长度为4位,试提出一种分配方案,使该指令系统有15条三地址指令,14条两地址指令,31条单地址指令,并留有表示零地址指令的可能。

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  • 第11章 扩展操作码技术.ppt
  • 计算机组成原理(唐朔飞第二版)301页,为什么采用扩展操作码技术后,比如说四位操作码就最多只能有15条一地址指令!这么做的主要作用是什么? 这是操作码不固定的指令格式,四位是基本的操作码,还可以扩充,但是...

    计算机组成原理(唐朔飞第二版)301页,为什么采用扩展操作码技术后,比如说四位操作码就最多只能有15条一地址指令!这么做的主要作用是什么?

    这是操作码不固定的指令格式,四位是基本的操作码,还可以扩充,但是指令的字数不变,就是说把不用的地址码部分可以做操作码用。
    例如:假设某机器的指令长度为16位,包括4位基本操作码和三个4位地址码段。
    ①表示三地址指令:因有4位操作码则能表示16条;
    ②表示二地址指令:因有8位操作码则可表示256条;
    ③表示一地址指令:因有12位操作码则可表示4096条
    如果需要三地址、二地址、一地址指令各15条、零地址指令16条,则一样能够采用可变格式操作码实现。
    例如可以这样规定:
    15条三地址指令的操作码为:0000 ~ 1110 (操作码4位可表示16条指令,由于只有15条,所以还剩余一种状态1111,可以做二地址指令的标记)
    15条二地址指令的操作码为:前4位1111, 即 1111 0000 ~ 1111 1110
    15条一地址指令的操作码为:前8位均为1, 即 11111111 0000 ~11111111 1110
    16条零地址指令的操作码为:前12位均为1, 即 1111111111110000~1111111111111111
    不是一定要 多少条的
    是为了方便 才 15条的
    (操作码4位可表示16条指令,由于只有15条,所以还剩余一种状态1111,可以做二地址指令的标记)

    原址连接

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  • 扩展操作码的总结

    万次阅读 多人点赞 2016-10-01 13:51:55
    需要建立的一种直观的认知是:既然是扩展操作码,就意味着操作码的位数越变越多! 之所以这么强调,是因为常常混淆了操作码的扩展方向。再看扩展的原理: 假设指令字长是16位,平均劈开成4份,高位4位用作操作码,...

    需要建立的一种直观的认知是:既然是扩展操作码,就意味着操作码的位数越变越多!
    之所以这么强调,是因为常常混淆了操作码的扩展方向。

    再看扩展的原理:
    假设指令字长是16位,平均劈开成4份,高位4位用作操作码,低12位分别用作三个地址码。

    那么操作码的个数就是四个二进制所能表达的离散数目: 24=16

    OK,如果地址码只能做地址码,这是最终的结局了。
    但是,如果地址码可以化身为操作码,这并不难对吧,毕竟都是二进制的数位而已。
    非常粗略的认为,现在第一个地址4位也用作操作码,那么总的看来就是高8位用作操作码,低8位用作两个地址码了。

    按理说 28=256 ,即,共计有256种操作码。
    虽然,用8位和用4位各自表达操作码,互不干扰的。但是,实际上呢,单操作码只有15条,且二地址的操作码只有16条,如果还要继续扩展,二地址的也只有15条了!
    为什么差别这么大?
    答案是两个原则不可以破:

    1. 不允许短码是长码的前缀
    2. 各指令的操作码一定不能重复

    为了满足第一条,我们看8位操作码的时候,前面四位全是四位操作码已经出现过的!
    所以,设计思路只能变成:前面四位只用15种离散状态,保留一个给二地址扩展用。因此,8位操作码,实际上限定了高4位的值,只是低四位可以离散,共16种状态,要想再继续扩展,自己最多只敢用15种,还得保留一个种子呢!

    这便是整个的扩展操作码的原理。当然可以有其他变种,这里不做展开。

    看一个例子:

    一个计算机系统采用32位单字长指令,地址码是12位,如果定义了250条二地址指令,那么还有(24K )条单地址指令。

    怎么理解,这里的地址码限定为12位,说的是一个地址码就12位,如果有2个地址,那就是24位了!我会下意识的以为,哦,只分配12位作地址码,这是不对的。

    由原理分析我们知道得问自己一下,这个是不是从三地址开始扩展来的?计算一下,12*3 = 36,超过了总的位数,因此,二地址是起点。之所以这么想,是因为我们知道二地址不一定是扩展的起点。
    二地址共用掉24位作操作数地址,高位有8位作操作码。共有 28=256 种操作码状态,现在只用了250种,因此,还有6个可以供下一个扩展用,一地址码就意味着有中间12位可以做操作码,于是根据乘法原理: 6212=24K . 这里不考虑继续扩展成0地址码,因为问的是可以有,考虑的是最多可以有,是上限值。

    PS: 210=1K,220=1M,230=1G ,乘法原理就是分步用乘法,比如高位有6个状态,再第二步有 212 种 ,乘起来就是结果。

    以上。

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  • 扩展操作码

    千次阅读 多人点赞 2018-01-24 09:20:33
    需要建立的一种直观的认知是:既然是扩展操作码,就意味着操作码的位数越变越多!  之所以这么强调,是因为常常混淆了操作码的扩展方向。 再看扩展的原理:  假设指令字长是16位,平均劈开成4份,高位4位用作操作...
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    在下面这一篇讲过一点点基础原理。 ... 光说没用,以实例求证。 假设指令字长是16位,操作数的地址码是6位,指令有0地址,一地址,二地址三种。... 1)设固定操作码,若0地址指令有M种,一地址指令有N种,则二地址指
  • 计算机组成原理------扩展操作码

    千次阅读 多人点赞 2019-07-12 21:09:08
    首先,需要建立的一种直观的认知是:既然是扩展操作码,就意味着操作码的位数越变越多! 之所以这么强调,是因为常常混淆了操作码的扩展方向。 再看扩展的原理: 假设指令字长是16位,平均劈开成4份,高位4位用作...
  • 指令操作码扩展

    万次阅读 多人点赞 2014-08-26 19:01:01
    题一 某计算机指令字长为16位,指令有双操作数、单操作数和无操作数3种格式,每个操作数字段均用6位二进制表示,该指令系统共有m条(m  A.2^6 B.(2^4-m)*(2^6)-1  C.(2^4-m)*2^6 D.(2^4-m)*(2^6-1) ...
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    操作码
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    千次阅读 2016-12-06 16:47:48
    扩展码再思考@(组成原理)之前有总结过比较规整的...同时强调了扩展码要抓住操作码位数扩大的方向,同时是地址减少的方向。可以类比IP地址子网划分时,子网号扩大,则主机号变少。本质都是在有限字长上的二进制计算。...
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    2017-09-21 13:14:38
    需要建立的一种直观的认知是:既然是扩展操作码,就意味着操作码的位数越变越多!  之所以这么强调,是因为常常混淆了操作码的扩展方向。 再看扩展的原理:  假设指令字长是16位,平均劈开成4份,高位4位用作...
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