阿福(ulf)心情點滴

Ch2 電腦的語言

　1.簡介:驅動電腦工作必須要使用電腦聽得懂的語言，因此設計出電腦所能理解的語言這種語言就叫作「指
　　　　令」。當中使用到的字彙則稱作「指令集」。

　2.電腦的硬體架構
　　2.A:設計原則
　　　2.a.1:要簡單，就要有一致性。
　　　2.a.2:越小就是越快。
　　　2.a.3:使常發生的事件快速。
　　　2.a.4:好的設計需要好的折衷方案。
　　2.B:電腦的運算方式
　　　2.b.1:指令格式-因為任何電腦的主要工作都包含算術運算，因此指令的基本格式(以MIPS為主)即是將
　　　　　　　　　　兩個變數運算之後存到另一個位置因此指令的基本格式包含一個運算碼、一個目標暫
　　　　　　　　　　存器、兩個來源暫存器。可以寫成下列形式

　　　　　　　　　　add a,b,c

　　　　　　　　　　這個指令的動作是將b加上c存到a而add則是相加的運算碼。而算術運算的能力受限
　　　　　　　　　　於暫存器，因此暫存器在電腦硬體的設計上是最小的單位。在MIPS的架構下暫存器
　　　　　　　　　　的大小為32bit，也稱為一個字組(word)。而選擇32bit的原因在於越短的指令速度越
　　　　　　　　　　快，同時32bit滿足2的指數倍（為什麼是2稍後解釋），使用64bit的話訊號傳遞就需
　　　　　　　　　　要較長的時間。而不同運作方式的指令則被定義成不同的格式。
　　　　
　　　2.b.1-1:R-type~R-type格式的指令的R即為暫存器的意思，這表示R type的指令來源運算子都必須來
　　　　　　　　　　　至暫存器
  
　　　2.b.1-2:I-type~I-type格式的指令之中的I為立即的意思。這意味著其中一個運算子可能是一個立即值
　　　　　　　　　　　的常數或者為一個立即值的位置。有條件的跳躍亦為I格式指令
 
　　　2.b.1-3:J-type~J-type則是跳躍指令的格式，而跳躍的位置在64Mbit之內(2^26)
 
　　2.C:排列限制-由於byte(8bit)的應用廣泛，因此在大部份的電腦架構都是以byte來作定址的基本單位。
　　　　　　　　而一個字組包含了四個byte，在連續的字組資料中各字組的位置都會相差4，也因為這個
　　　　　　　　原因字組的起始位置必須是4的倍數，而這個原則就是「排列限制」。從這裡衍生出了記
　　　　　　　　錄程式位置的暫存器PC(Program count)，PC會以+4-4的方式來記錄程式的位置。要計
　　　　　　　　算定址的位置時就必須把基底暫存器的值乘4才能得到真正的位置。
　　2.D:資料傳輸指令
　　　2.d.1:載入(load)-載入指令的用途是將記憶體中的資料複製到暫存器當中。是一種I type格式的指令。
　　　2.d.2:儲存(store)-儲存指令的用途是將暫存器的資料複製到記憶體當中。是一種I type格式的指令。
　　2.E:邏輯指令
　　　2.e.1:移位指令
　　　2.e.2:邏輯運算指令