Kiến trúc máy tính Chương 2: Kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architectures - ISA) Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Tổng quan • • • • • Phân loại ISA Địa nhớ Loại kích thước tốn hạng Vai trị trình biên dịch Kiến trúc MIPS Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Kiến trúc tập lệnh - ISA Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Kiến trúc tập lệnh - ISA • Kiến trúc tập lệnh giao diện phần cứng phần mềm • Một giao diện tốt thỏa mãn đặc điểm: – – – – Có tính tương thích tính khả chuyển Có thể dùng theo nhiều cách khác Cung cấp đủ chức cho tầng cao Cho phép thực cách hiệu tầng thấp Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Xu RISC - CSIS • RISC – (Reduced Instruction Set Computing) – – – – – – Chỉ lệnh đơn giản MIPS, ARM Rất dễ thiết kế, xây dựng Sử dụng lượng Kích thước mã lớn Dễ dàng cho trình biên dịch • CISC – (Complex Instruction Set Computing) – Chỉ lệnh phức tạp – VAX, Intel 80x86 (Dùng RISC bên trong) Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Phân loại ISA Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Phân loại ISA • Hiện có kiến trúc sử dụng ghi chung cịn tồn Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Phân loại ISA Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Phiên dịch địa nhớ Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Phiên dịch địa nhớ • Một kiến trúc yêu cầu liệu phải hàng – – – – – Các byte luôn hàng Nửa từ (16bit) hàng địa 0,2,4,6 Từ (32bit) hàng địa 0,4,8,12 Hai từ (64bit) hàng địa 0,8,16 Người ta dùng bit thấp địa để đánh dấu việc hàng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 10 Sắp hàng nhớ Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 11 Chế độ địa Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 12 Tần suất sử dụng chế độ địa Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 13 Các loại phép toán Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 14 Tần suất sử dụng lệnh Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 15 Cấu trúc câu lệnh • Cấu trúc câu lệnh biến đổi: file lệnh ngắn, giải mã phức tạp, chạy chậm: VAX, x86 • Cấu trúc câu lệnh cố định: file lệnh dài, dễ giải mã, chạy nhanh: Alpha, ARM, MIPS Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 16 Vai trị trình biên dịch • Mục tiêu trình biên dịch ISA • Hầu hết đoạn mã chạy máy tính tạo trình biên dịch • Việc tương tác trình biên dịch ISA quan trọng cho hiệu toan hệ thống Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 17 Cấu trúc trình biên dịch Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 18 Tối ưu trình biên dịch • Việc cải tiến mã trình biên dịch gọi tối ưu bao gồm: – mở rộng nội tuyến, – triệt tiêu mã chết, phép hằng, chuyển dạng vòng lặp, – phân phối ghi – song song hố tự động • Tất bước tối ưu dễ làm có nhiều ghi chung Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 19 Kiến trúc MIPS • Một kiến trúc đại diện cho ISA đại: – – – – 64 bit load/store với ghi dùng chung 32 ghi dùng chung cho số nguyên 32 ghi dùng chung cho số thực Hỗ trợ loại liệu: byte, 16 bit, 32 bit, 64 bit, số thực – Địa nhớ 64 bit – Chế độ địa chỉ: immediate displacement Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 20 Ví dụ lệnh MIPS Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 21