面向目标程序的优化：寻址方式与指令系统分析

"面向目标程序的优化方法-系统结构课件李学干" 在计算机系统结构中，面向目标程序的优化方法是提高计算机性能的关键技术之一。这些方法主要针对特定目标程序，旨在通过改进指令序列来提升执行效率。在给定的描述中，以IBM 370/145为例，展示了如何通过增强运算型指令的功能来优化程序。原始指令串包括存储、加载、加法和再次存储，这样的指令序列在实际运行中可能会导致不必要的多次存取，降低执行速度。 在IBM 370/145的示例中，优化可以通过合并指令来实现，例如，将多个操作合并成一条指令，从而减少内存访问次数。这种优化可以显著提高处理效率，特别是在频繁执行循环和重复操作的代码段中。 标签"系统结构"表明讨论的内容涉及计算机系统的内部构造，尤其是数据表示和指令系统的设计。在这个领域，寻址方式是至关重要的，它决定了CPU如何找到并访问指令和数据。 2.2章节详细阐述了寻址方式，这是指令系统的核心组成部分。寻址方式决定了指令如何定位操作数，分为面向寄存器、面向主存和面向堆栈的寻址。每种方式都有其优缺点：面向寄存器的寻址速度快但可能需要更多的硬件资源；面向主存寻址则能提供更大的存储空间，但速度相对较慢；面向堆栈寻址则有利于实现子程序和递归。 寻址方式的分析涵盖了字编址、字节编址和位编址，以及对不同类型的存储部件（如寄存器、主存、I/O）的编址方式，如统一编址、分类编址和隐含编址。统一编址简化了指令系统，但可能导致地址形成复杂；分类编址简化了地址形成，但需要额外的标志来区分不同部件；而隐含编址则可以提高速度，但设计上可能不够规范。 在实际指令集中，各种寻址方式被广泛使用，如寄存器寻址、立即寻址、直接寻址、间接寻址、相对寻址、变址寻址、寄存器间接寻址和自增自减寻址等。这些寻址方式的选择和使用取决于指令集的灵活性、效率需求以及硬件支持。 此外，操作码中的位分配也会影响寻址方式的指定，例如DJS200和VAX-11系统中，寻址方式字段占用的操作码位数不同，这直接影响了指令集的多样性与灵活性。 面向目标程序的优化方法和寻址方式是系统结构设计中的重要考虑因素，它们直接关系到计算机系统的性能和效率。通过对指令序列的优化和寻址方式的合理选择，可以实现更高效的程序执行，提高系统整体性能。