（二） 指令格式及其优化

    1.指令格式的设计考虑对于指令格式（instruction format）的设计有一些优先考虑的原则:

    （1）关于指令的长度，短指令要比长指令更节约些。尽管存储器的价格越来越便宜，但设计者还是不愿意浪费它们。

    （2）还要考虑是否有足够的空间表示所有期望的操作。来源：www.examda.com     

    （3）在GPR结构中，无论是哪种寄存器与存储器类型，提高存取指令的速度都是应该考虑的一个重要原则。存储器的存取速度越高，就能给处理机提供更多的指令进行处理。在一定的存取速率下，如果平均指令长度较短，那么存储器就能供应更多的指令。

    （4）机器字长（word length）应该是字符长度（character length）的整数倍。否则，在存储字符时就会造成浪费，而且也会造成寻址困难。

    （5）寻址字段长度的选择。假设存储空间是2 19 位，如果存取单位的大小不同，则地址长度也不相同。

    2.指令格式化

    指令格式的优化既包括指令码的优化，也包括操作数的优化。所谓指令格式的优化就是从整个指令系统的利用率角度出发，尽量设法减少指令中的冗余信息量，以便用最少的位数提供足够的操作信息和地址信息。

    3.哈夫曼编码

    哈夫曼编码的基本概念是:对发生概率高的事件用短码表示，对发生概率低的事件用长码表示，这样做的结果可以使平均编码长度明显压缩，使之很接近理论编码长度。要对指令码进行优化表示，就必须知道每条指令在程度中出现的概率，即指令的使用频度，一般都是通过对大量已有的典型程序进行统计而求得。获得使用频度后，即可根据这些数据构造一个哈夫曼树。具体算法是:把各指令按使用频度从小到大排序;从中取出最小与次最小的两个指令作为叶结点构成二叉树，其根为两结点频度之和，并把比值插入到频度序列中;递归地使用此法继续构造二叉树，直到全部指令都作为叶结点使用完为止。有了哈夫曼树（它是一个二叉树），即可用它进行编码。具体做法是:从根结点开始，把树的左子树线段标为1，右子树线段标为0，直至叶结点。然后从每个指令所在的叶结点位置开始，沿最短路径到达各个叶结点并依次写下沿线的0、1序列。就得到该指令的哈夫曼编码。（三） 指令集的复杂化

上一页12下一页