计算机构造概论

tt算械横造概^

4/13（木）

竹村治雄

型zi^tfzL一夕基本*7一中〒

型=l^tf2L一夕

7才:/，d7：/三力t最初I二提示夕（D仕系且

否（D原型.垣在（D大半（D=ii/tfzL一夕I二引^^力Mvc

1/历.

型二^^二一夕0）特徵

口公内藏方式

口^在夹行畴I二一夕外部力、邑与五马【士玄

<,^^^二一夕内部（DXWLI装置（D中I二亦三力、I：的内藏（格

㈱L夹行畴I二必要^口^^出"T

•逐次二一夕

口公力夕（PC）（^、5实行中（D命令在保持

>X^lcJ;oX,逐次的仁实行.

•固定命令七、2/卜7一中亍

,d7：/型=i：/tf二一夕7一中亍夕于^（757$/：/命令七、：;卜1士

出出上固定.

瀛形/ELI装置

,d7：/型口:/廿二一夕（D?^EW3±1次元（余泉形）1r7卜'^^

•7才:/，彳7：/术卜儿本

典型的玄，型=l：/tfrL一夕口七、如t（妲理

装置）（t/EM（格纳装置）力t分离隹二#ELI中I二

命令占亍^一夕^共存—Clz、^^

^（D"7夕七久要求一夕乾送力博竟合L二（D部分（D性

能^=ii/tfzL一夕全体（D性能在左右寸"马二占力t多IA

=l：/tfzL一夕0）基本八一^^工"7横成

•CPU(CentralProcessingUnit)

•入出力装置

•N入

CPU

“处理装置，而金口也AT2执'八情辍（D处

理•加工・操作・演算在分担f己八一工'7资源（装置）

y

H\命令/弋久

J-

U>制御八久

夕

装7

置

工

—

X

入

出

力

装

亍一夕人

置

用争品兑明

1^$＞入夕（register）:CPU内（D情幸艮格纳装置

“了比一夕（累算器）”，“^、方^',V—士呼

1力h^.

ALU（AarighmetricandLogicUnit）:算彳后^理演算装置

演算操作（Operation）演算（D对象玄己情幸艮一夕）0

槿娄直右多槿考完

$/一＜T：/廿:制御装置

情幸艮处理（D流41在制御守盲装置4特I二命令（D实行

IKS序（C/一夕工：/入）在制御守马装置在^一^：/廿（tlz'j

用争品兑明

装置

一夕（D主玄情幸艮格纳装置在（主言己11）

8'5入夕玄if（DCPU内部（D情幸艮格纳装置在比敕

守盲匕？＜（//£川士相对的1二大容量・晨期^格纳械能

分特徵^友）办

入出力装置

装置在未甫助守马形^^3二大容量（D情幸艮在格

纳f盲装置（二九^外部/EK装置，未甫助/EK装置8'

为卡＞=i：/tfrL一夕外部I二而盲装置（t（D通信（入出力）在行

5装置在EX、意味入出力装置（tlz、5

/女

各装置通信路占特仁各装置仁上^：共

用太;h⑸情幸艮0＞乾送路在八

用^^明

命令占亍'一夕

•(命令

一夕仁上盲普十算节)情幸艮处理在制御守歪情幸队

^小^装置内。)命令(7)'7F匕7^格纳寸^^^入夕力寸

口^力夕(PCyCS)己.

e-T一夕

备十算节^理(7)对象占玄引情辍内(D亍一夕(D

■7FL入在格纳入夕^普通(PC)"士别1:蒲五三

HXfcU,(MAR)(tl^9.

装置内(7)命令占亍'一夕

命令^^卜了一中〒

八一户'^7工了械横卜^工7械能仁上马二一夕$/入亍公全

体（D械能（D分担役割一夕7一中亍夕*r比八一

工"7械横（t?7卜^工7械能夕一7工一示^41办

夕一7工^^=7$/：/命令（D械能”

命令Hz、：;卜

2k一^^^口^二提示^；1T马命令内一^

•命令七、2/卜7一中

7$/：/命令七、：/卜^^^OOX/tfzL一夕7一中亍夕千•VctLT考

Z.bH,InstructionSetArchitecture（ISA:命令Hz、：/卜T一

一夕内部仁出U■盲数0）表垣形式

・2迤数

“0”，T

=l：/tfzL一夕内部源（D"ON\"OFF”

•八一工了资源（D容量（D单位

•bit

•byte（IByte=8bit）

•word（ex.1word=4Byte=32bit）

=l：/tfzL一夕内部仁出容量（D基本单位夬

tbk廿d；CC7一中亍夕于二上昇玄盲埸合力弋而马）

命令形式

•Zl^tfzL一夕（D命令［±=l^tfzL一夕（D内部0八入幅I二合；

•典型的玄命令■固在命令^—F^word磊）8分

命令二一K才才.......................................

命令^一卜'（1命令^一卜'32质力9一般的）

•命令二一K

命令（D槿^在示寸

•才

命令使用f^^一夕（D存在埸所CZF'l^TO在示守

才"仆、

<7一久才行讣、

命令实行I二上处理（演算）一夕^在示守

•7^d木一：/才卜

命令实行I二上处理^41^结果^一夕（D格纳先在示f

命令一卜

OPsrclsrc2dest

?7才行仆'■r/XT^^—>a>

才亍：/卜

才数k上盲命令形式0）分^

^形式

^形式

“■7^^^形式

■1・1/27卜'^^形式

•。了^^^形式

^形式

形式

命令^一卜

OPoprlopr2opr3

形式

命令^一卜

OPopr1opr2

形式

1・1/2了^^^形式

命令一卜

OPopr1opr2

t

短

0"7F'LZ^形式

才在明示命令形式

了FL入修筑i方式

•*ZFL久修前i

•才格纳装置

峰色对相对

•各槿（D'/FL入修食而方式

士多量一夕力t格^^-Hb

(D格纳埸所在^别守盲悬人

Hi>.CZ(D7FLz、2/$/：^/太一夕(D格纳埸所在

久空^(tlz-

•物理•/FL久空^

y-oy^uo/x-K^iT^otoi^oifbHx^

^TKbX

•^理了卜匕入空^

才命令中I二指定

(?7卜^工70柔勃:性在活用也7i>：y命令

■C物理了空^在直接寸盲指定守马二占在避【十

盲/i的l二利用太九盲)

外小修备n

命令中（D才指定7空^匕

实除（D物理了F'LZ^空^在

__________TKbX>tfi5

EA(efiectiveaddress):夹瞟才格余棺;(1。历

才格纳装置

才亍:上了象占玄资源

•""ELI

主要玄装置.^空^【上大舌IA了卜匕入修食布（D

对象

•b>X^

■ZFL入空二比7盲占小^IA高速玄了夕

必要^^的，"ZFL入修食而在行^^直接入夕番

号在指定守盲

•入出力装置，制御装置

T-^T^-VlzJ；oXli,入出力装置9制御装置（D一部

I二插辞战番号C7FLR力冷叫振bh/C出火才

UC匚tiJ在指定

球色对

实劝1:>7^十求的，^tU二上nT7夕七入对象

在;夬定"T^FL入修前i方式

•相对

TKbX^2Ot^^,在加算寸盲二"二上^：实行

在涂防盲方式

各槿久修筑i方式

-亍彳工一卜（immediate,即值）

•直接（direct处对）

•鄙妾（indirect渔对解妾）

•^$＞入夕（^$＞入夕直接）

•^$;久夕^接

•/＜一人

•7一入Q于力人

口公力夕相对

口^力夕相对彳^亍入

—工一b（immediate,即IE）

才右（7）力^7夕入对象亍^一夕玄盲.乔小修

食献瓣菁3至由1±岁才入（D7<7七久力“亍#?tb在

opr

44

DPP312

•直接（direct杀色对）

才直接实效了FL^i：玄会

了FL入修前i械横^1*特1二^雉玄操作在行5必要^^I、

（7）^高速'7<7七^^可能.？<彳^?^£|>1（7）物理'7卜'^^空^

力^埸合，相当I二:RI'才町^必要匕找）（D^”

^^/£11容量力t少玄1'埸合1二通一^'己'7卜匕入修前1方式

情接（indirect施对^接）

直接■ZFL入修^方式指定Ui才宁一夕在夹除（D夹

^TKbXctf^“方包

千II

一870_EA=101^「312|

______________%101]

•^$;入夕入夕直接）

直接■ZFL入修前i方式I二出Iz'T,7夕也入对象在

【上玄＜1^$＞入夕占守盲方法

__OPI___,__

|R：g3||_一—

---------------►312―

EA=Reg3

入夕^接

^接^修食而方式I二出Iz'P,最初I。亮否出守实到卜

力上右:＜^$＞久夕I二友)盲埸合马

•1^0入夕内容在口^操作守马二占1二上07：灾行畤

I二勤的I二夹劲

崇效'7FL^(D^^出L力2$＞入夕'(DT^MzT^(D

■C,接方式(D欠点少团^^短缩可能

•O亍2人

才^即值）在直接使用L亍彳

入ri^一入？卜在才二上07：指定太41^^$>入夕

1二必百直（t^^相对了FL、2/"^<Z方式

彳：/亍勺夕入方式占同棣（D方法十算一端

实效'/FL^出L^HIZ^OX^I^OT^X^

行5方式

彳：/亍勺<7入方式I二出入夕（D役割（亍）^一入

X：/卜（D格纳）在入41替完7：,7—7/7卜'^^（7）格纳1二^$>

入夕在利用守马方式

7—7/7卜'1^可变.^7^^卜^固定.

八一人心亍、、力入

彳：/亍勺力方式匕＜一入方式在融合修前i方

式.^―XTKbXli^—^入面

干;M亮办出L^Hb

在加算守盲二打二上m：实劝^在求的马.

z一共次夕

口公力夕相对（PC7一入）

7—入入夕（D代#?4二^口^力夕在用

入方式（D变形.PC1士普通单一玄才力

t;相对①高级口言言吾内

制御横造在夹的（D分岐命令，②=1一卜变更亍一

300

口公力夕相对^：/亍2夕入（PCZ—

7—夕（D代;b4：ZPC在用Iz'klf合（D7一

予力入方式.口公力夕相对占同梯|二，z一入彳

^亍（D特徵古才^^：/门二＞1二上07：利用

opr

Reg21

y-r>y^u

215

亍一夕形式

e-T一夕

二^^二一夕内部"C操作情幸艮I匚指命令以外I二命

令力t处理守^^一夕^^己

•ZL—Hf（^口力t定羲亍'一夕

ZL—^甘>^口^弓71二上07：^口^弓公中"C宣言太41,

□>/W；lz^H7z^lz,实行瑚二刈装置I二割

小寸岁口^言言吾（t八一^^工了情成占

夕一7工一命令七、：;卜7一中亍夕千•VG

一端在横成

力t生成L/iz^一夕

□>tfzL一夕$/入亍2^力t生成守盲亍^一夕.才—T-T

公匕\一户中工了横成夕一7工一入

ctl^C命令七、2/卜7一中^0）一端在横成

>Jr一夕O属性

^一夕（D槿々（D性『属性』）在;夬的盲1匚士次（7）上5玄右（D

力琳

嘴域

同C属性甜寺^相互口哉别可能【士亍'一夕（D槿^在示寸

指檄以下（D2O（D要因力、Nt成马

①靶IS:^^^一夕^取九^^一夕（DfiS（D他数^

②精度：引吉统<亍'一夕值距离隹

•演算

一夕I二对U1用理械能

•格纳（内部表垣方式）

^理的玄亍一夕在物理的（八一"7工严氟原上表现小

己处理械能

•亍'一夕型

同I：玄属性在右二＞亍'一夕（D集合

•整数型(numeric)

4病理值型(boolean)

非数值型

•文字型(character)

■数值型亍'一夕

・自然数:正（非4f口）（D整数

■整数：自然数，：整数，0在合

•有理数：整数占分数在合右（D

・实数:有理数占辗理数在合

素数:实数虚数在合右（D

•整数型

靶IS：自然数，0,不整数

精度：1

演算:算徐亍演算

格纳形式：

固定房形式：泛乙治^0)1±1、寸，上靶更1力邙艮三九/^、

盲二占在利用IZC^^卜9r7一二夬单

位"C格纳守盲方式

可变;R形式：匕：;卜单位^格秘3埸所。在变完btl

马方式.格纳装置(D利用效率［士上1、力t了夕七入檄情

用复雉

噢数型

IBH：-00〜+oc

精度：表垣形式I二上夬杀盲

演算:算他亍演算■CS)”制寸占同程度(D演算槿^在持

格纳形式：主浮勤小数点表垣

4病理值型

噬E1：真嚼

•演算理演算

•格纳形式：止勺卜"Cft?.

•文字型

IES1：

①印刷可能玄文字C7及力7仆仆玄与

②印刷不可能玄制御文字(制御=|一2

演算：

①他(7)^一夕型相互^一夕型变换操作

②文字列I二对^^操作(抽出，速结，削除抻入)

③乾送(move),探索(search)

格纳形式:工：/=1一卜1。口)小马

•情造一夕型

基本亍'一夕型仁对L/C,多数二基本亍'一夕型（D亍'一夕在禊雉k＜否

合t?1±T：作成寸盲型.横造亍'一夕型^【指靶匪］力t有限（静的固定）力'

辗限（勤的可变）力仁上操作方法

•配列型

同一亍'一夕型（D亍'一夕要素（D集合.or^xjglz

上夕"公7夕七久力t可能（ex,array［100］）

•Lzn—卜型

昇玄盲亍'一夕型（D混在^可能玄亍'一夕要素（D集合.

要素（7^—；bK）'（D7^HzTJ士名前（7d—JR名）

•集合型

列举（数五上（力可能玄亍'一夕要素（D集杀"各要素

（D亍'一夕型各要素^非情造亍'一

夕

•文字列型：文字型亍一夕（D配列

命令实行廿d夕儿

10(7)命令【执'＜二＞力、(7)代定实行太札510(7)命令实行

谩程在命令夹行廿d夕儿ctlzS

a)命令7工、2/千

口公力^7：/夕(PC)仁出力'tbk命令

入夕(MAR)I下殳定L命令^出L在?

装置(MM)I二指令命令力

夕1^$＞入夕(MDR)在命令1^$＞入夕(IR)I：^殳定^41

言果程

命令在装置上喟充否出LCPU内(DIZ^^夕I二格纳守

马二＜t在『命令7工(tlz'5

格余植九/O历命令(D'ZFL入力储病理了埸合仁

li,二(DM果程物理变换^必要

b）命令亍一K

7工命令【亡命令形式I二彳羌符号化历（D

r,在7^=1—卜'回路I二上解^果程

c）才工^千

才二徒^：命令（D实行I二使用一夕在

脑：if力亚^^出立才附装置仁

而马埸合I匚抵^=i-F^tbk命令（D才理了卜

bXlcfc^Or,^41在7变换械能仁上物理7FL

R二变换LMARI下殳定寸^^LX,才^出L

在?<干|>1装置I二指令守马.才卜力^出

^^力t二（DM果程

b）夹行

7工才用Iz'T命令（演算注实行寸马

e）结果格纳

命令（D实行结果在格纳先在示f才二徒

夕'格纳^包J'（D格纳^必要玄

埸合1指实行结果在MDRIC^41干;K4殳定L

I二害岂认刃^指令守马

f）次命令夬定

琨在实行LTlz、马命令（D次仁实行吉命令

比琪在实行UClz、盲命令（D械能（tUC暗黑的I二亦己lz、【士

明示的I二指定^九^）^的，在PC^^定守马言果程

基本命令卜

•亍'一夕操作（演算）命令

（命令^［出玄＜）^一夕在处理■操作（演算）守盲命令

•I慎序制御命令

命令（D实行JI（S序在明示的I二制御♦处理守盲命令

•OSI二^彳系守马命令

①n^tfzL一夕（D停止（halt）

②入出力装置（D制御

③割1J认否制御

④命令夹行廿d夕儿在消费十I?,^何玄

1'命令.主才一亍公力t直接使用f

盲命令

八一工77^7卜^工7・卜1^一卜才7

命令卜了一中〒<7^八一Hj?工了占？7卜^工•7（D械能（D分

担O境界乐泉（彳^夕一7工彳;=i：/tfzL一夕^入亍2x（D八一

卜,工了械能占？7卜^工7械能（D卜1^一卜才7,寸玄^能分担

0）割合在左右寸马

命令七、2/卜（7一中亍夕千的在高殳*十寸"马除I匚之八一户中工了

技御进【十^玄。7卜^工了技彳后9^（7）/（卜^一卜才7）

1二配J1L玄【力hJ*tj：I/'

//口^入

///////.^口乃》常吾

利卜^工了v

OSH>XTA^n^A

\、、八_卜、'^工了、\~命令七、：/卜了一寺^▽

Cto^iAStlXL^V^b^xT

ex）

口言言吾处理？7卜^工7（=1等）

•才—亏Q^>XTA

=1：/士L一夕了一中亍夕千秋殳除（D具体的玄作棠（t

LX（i,二八一卜^工7横成方法（t（D

卜1^一户'才7（械能分担）在考完盲二占力t中心<t玄盲

口言言吾处理？7卜^工'7（=l：/Zd^）（t（Dd：/夕一

7工外

•"7命令形式

•■7FL入修方法

■7^一夕表垣形式

•命令械能（命令七、：;卜7一中亍夕于"r）

二413±八一户中工卜^工了内卜1^一卜才71二7—

中亍夕于•Vct—C二九^力t先1二；夬的bh/Clz、马埸合13抵ZHb

在意^口^^言言吾<>^（D处理方式秋殳StU^十tb

•CPU管理口七久管理）

/"ELI管理

•入出力处理

噌叫讪否例外（D处理

噢行制御

二tbJ也八一工卜^工7卜1^一户才7在左右f丘普

通，7—中亍先㈡夬的三九/。B（D。Z

tbj在意在高殳StU^【力邑玄IA

口言福^理方式仁上马了一中亍夕千V(D分^

•CISCT—

•RISCT—

•超CISC7一中

•CISC(ComplexInstructionSetComputer)/"一中亍夕千A7

口^吴言言吾(D处理械能吉盲用力工"7

"C实垣L上5(t寸■马卜1^一卜才7在探马.A=l＞

tfzL一夕O上5玄/L用=l：/tfzL一夕卡＞汴1用夕口^口^^

^^用^41马二＜t(D多1'保守的7一中亍夕于？

既存(D=li/tfzL一夕＜t(D互换性卡＞移植性在重视守马卜1^一

卜才7^马.

•RISC(ReducedInstructionSetComputer)/"一中亍夕于A7

CISC"士逆IJ口言言吾（D处理械能在k

【十？7卜^工L上寸"马卜1^一卜才7在探马.

“CISC（D梅二多槿多梅^命令把;陛提供f马二＜t（D否力1

必岁民；=1：/1^^一夕君睨（D除（D低=1入卜化I二二＞

玄力2F乱、玄卜'乩、不辞命I二上生办出

卜^工7匕\一卜中工'ZGd：/夕一7工一7J士7$/：/命

令^^卜了一中必吹特［二VLSI在思考

tfzL一夕"C探用多IA

•超CISC7一中

高级言呼【龄匕对象口言

|吾（D械能在思考命令七、｝/卜"7一中亍夕

^在＜t盲.