指令系统是计算机系统的主要组成部分之一。无论功能多么强大、结构多么复杂的软件,凡是能够在机器上直接运行的目标程序都是由指令组成的。在计算机系统的设计和使用过程中,硬件设计人员采用各种手段实现指令系统,而软件设计人员则使用指令系统编制各种各样的系统软件和应用软件,用这些软件来填补用硬件实现的指令系统与人们习惯的使用方式之间的语义差距。因此,可以说:指令系统是计算机系统中软件设计人员与硬件设计人员之间的一个主要分界面,也是他们之间互相沟通的桥梁。在计算机系统的设计过程中,指令系统的设计是非常关键的,它必须由软件设计人员和硬件设计人员共同来完成。
计算机软件的发展非常迅速,特别是从第三代计算机之后。人们希望计算机能做更多的事,希望其功能更加强大,使用更加方便。然而,计算机的指令系统(也包括数据表示和寻址技术等)发展相当缓慢。几十年来,指令系统变化不大,指令系统与人们希望的计算机使用方式之间的语义差距越来越大,因此,需要用软件来填补的东西也就越来越多,软件设计的任务变得越来越繁重。
这一章主要介绍指令系统及与指令系统直接相关的数据表示和寻址技术等。由于数据表示、寻址技术和指令系统是系统结构的核心内容,在"计算机组成原理"、"计算机操作系统"、"汇编语言程序设计"、"微计算机技术"等课程中都已涉及到这些内容。在本课程中,主要从计算机系统的分析和设计的角度介绍相关内容,同时也介绍一些这方面的最新研究成果。
本章的重点是:
1、浮点数的性质及设计方法
2、指令格式的优化设计方法
3、RISC思想的精华
4、RISC的关键技术