计算机系统结构：第四章 指令系统设计原理与风格详解

本章节内容主要探讨了计算机系统结构中的指令系统设计原理和风格，由翁楚良教授提供，针对杭州电子科技大学计算机学院。章节涵盖了广泛的指令系统概念，如指令集结构分类、操作数访问方式、指令格式优化、CISC和RISC设计风格，以及对多媒体操作的支持等关键要素。 4.1 引言部分强调了指令系统的重要性，它是机器语言程序员与机器交互的核心，决定了计算机的功能和性能。作为软件与硬件的界面，指令系统设计需兼顾软件和硬件工程师的需求，尽管其发展较为缓慢，但随着软件复杂性的增加，其在系统中的作用更加显著。 指令系统设计需考虑的因素包括指令格式、指令类型、操作方式及对操作数的访问策略。非特权指令和特权指令的区分体现了权限管理和系统控制。设计原则中，正交性强调指令功能独立性，规整性确保指令结构清晰，可扩充性允许后续升级，而对称性则有利于提高执行效率。 4.2 指令系统集结构的分类着重于理解不同的组织形式，如操作数来源（存储器、CPU内部寄存器等）、指令中操作数的数量以及操作数是否必须在CPU内部存储。这有助于理解不同类型的CPU架构，如堆栈、累加器和寄存器在指令执行中的作用。 本章深入剖析了指令系统的设计原理，包括其在计算机体系结构中的核心地位，以及如何通过分类和设计原则来构建高效、灵活和易于扩展的指令集。这对于理解和开发现代计算机系统，尤其是CISC和RISC技术的理解至关重要。