计算机原理第四章知识点总结：深入理解计算机系统第二版

深入理解计算机系统（第二版）笔记

• 第四章 处理器体系结构
• 4.1 Y86指令集体系结构
• 4.1.1 程序员可见的状态
• 4.1.2 Y86指令
• 4.1.3 指令编码
• 4.1.4 Y86异常
• 4.1.5 Y86程序
• 4.1.6 一些Y86指令的详情
• 4.2 逻辑设计和硬件控制语言HCL
• 4.2.1 逻辑门
• 4.2.2 组合电路和HCL布尔表达式
• 4.2.3 字级的组合电路和HCL整数表达式
• 4.2.4 集合关系
• 4.2.5存储器和时钟
• 4.3 Y86的顺序实现
• 4.3.1 将处理组织成阶段
• 4.3.2 SEQ硬件结构
• 4.3.3 SEQ的时序
• 4.3.4 SEQ阶段的实现
• 汇总

复习《深入理解计算机系统（第二版）》顺道将一些知识点和笔记进行整理。

·指令集体系结构（ISA，Instruction-Set Architecture）：一个处理器支持的指令和指令的字节级编码。

（不同处理器“家族”都有不同的ISA。一个程序编译成在一种机器上运行，就不能在另一种机器上运行。）

·硬件控制语言（HCL，Hardware Control Language）：一种描述硬件系统控制部分的简单语言。

（"程序员"既可以是用汇编代码写程序的人，也可以是产生机器代码的汇编器。）

1. Y86处理器有8个寄存器：

   寄存器%esp被入栈、出栈、调用和返回指令作为栈指针。其他情况中，寄存器没有固定的含义或固定值。

   处理器的每个程序寄存器存储一个字。

2. 有三个一位的条件码：ZF、SF和OF。

   用来保存最近的算术或逻辑指令所造成的影响的有关信息。

3. 程序计数器（PC）：存放当前正在执行指令的地址。
4. 存储器DMEM：保存着程序和数据。

   （Y86程序用虚拟地址来引用存储器位置）

5. 状态码Stat：表明程序执行的总体状态。

   (它会指示是正常运行，还是出现了某种异常)

Y86指令集：（左边是指令的汇编码表示，右边是字节编码）

注意：

• 传送指令不允许从一个存储器地址直接传送到另一个存储器地址。
• 传送指令不允许将立即数传送到存储器。
• 4个整数操作指令只对寄存器数据进行操作，还会设置3个条件码ZF、SF和OF（零、符号和溢出）。
• 7个跳转指令一句分支指令的类型和条件码的设置来选择分支 。
• 6个条件传送指令只有当条件码满足所需要的约束时，才会更新目的寄存器的值。
• call指令将返回地址入栈，如何跳到目的地址。
• ret指令从过程调用中返回。
• pushl指令实现入栈。
• popl指令实现出栈。
• halt指令停止指令的执行。

1. 每条指令的第一个字节表明指令的类型。

   这个字节分为两部分，每部分4位：高4位时代码（code）部分，低4位是功能（function）部分。

2. 整数操作、条件传送和分支指令的具体编码：
3. 8个程序寄存器中每个都有相应的0~7的寄存器标识符（register ID）。

• 程序寄存器存在CPU中的一个寄存器文件中，这个寄存器文件就是一个小的、以寄存器ID作为地址的随机访问存储器。
• 当需要指明不应访问任何寄存器时，就用ID值0xF来表示。

4. 有的指令可能有附加的寄存器指示符字节（register specifier byte）

   5.有些指令需要一个附加的4字节常数字（constant word）。

   所有整数采用小端法（little-endian）编码，当指令按照反汇编格式书写时，这些字节就以相反的顺序出现。

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