The traditional method for describi

The traditional method for describing a computer architecture is to specify the
maximum number of operands, or addresses, contained in each instruction. This
has a direct impact on the length of the instruction itself. MARIE uses a fixedlength
instruction with a 4-bit opcode and a 12-bit operand. Instructions on current
architectures can be formatted in two ways:
• Fixed length—Wastes space but is fast and results in better performance when
instruction-level pipelining is used, as we see in Section 5.5.
• Variable length—More complex to decode but saves storage space.
Typically, the real-life compromise involves using two to three instruction
lengths, which provides bit patterns that are easily distinguishable and simple to
decode. The instruction length must also be compared to the word length on the
machine. If the instruction length is exactly equal to the word length, the instructions
align perfectly when stored in main memory. Instructions always need to be
word aligned for addressing reasons. Therefore, instructions that are half, quarter,
double, or triple the actual word size can waste space. Variable length instructions
are clearly not the same size and need to be word aligned, resulting in loss of
space as well.
The most common instruction formats include zero, one, two, or three
operands. We saw in Chapter 4 that some instructions for MARIE have no
operands, whereas others have one operand. Arithmetic and logic operations typically
have two operands, but can be executed with one operand (as we saw in
MARIE), if the accumulator is implicit. We can extend this idea to three operands
if we consider the final destination as a third operand. We can also use a stack
that allows us to have zero operand instructions. The following are some common
instruction formats:
• OPCODE only (zero addresses)
• OPCODE + 1 Address (usually a memory address)
• OPCODE + 2 Addresses (usually registers, or one register and one memory
address)
• OPCODE + 3 Addresses (usually registers, or combinations of registers and
memory)
All architectures have a limit on the maximum number of operands allowed per
instruction. For example, in MARIE, the maximum was one, although some
instructions had no operands (Halt and Skipcond). We mentioned that zero-,
one-, two-, and three-operand instructions are the most common. One-, two-, and
even three-operand instructions are reasonably easy to understand; an entire ISA
built on zero-operand instructions can, at first, be somewhat confusing.
Machine instructions that have no operands must use a stack (the last-in,
first-out data structure, introduced in Chapter 4 and described in detail in Appendix
A, where all insertions and deletions are made from the top) to perform those
operations that logically require one or two operands (such as an Add). Instead of
using general purpose registers, a stack-based architecture stores the operands on
the top of the stack, making the top element accessible to the CPU. (Note that one
of the most important data structures in machine architectures is the stack. Not
only does this structure provide an efficient means of storing intermediate data
values during complex calculations, but it also provides an efficient method for
passing parameters during procedure calls as well as a means to save local block
structure and define the scope of variables and subroutines.)
In architectures based on stacks, most instructions consist of opcodes only; however,
there are special instructions (those that add elements to and remove elements
from the stack) that have just one operand. Stack architectures need a push instruction
and a pop instruction, each of which is allowed one operand. Push X places the data
value found at memory location X onto the stack; Pop X removes the top element in
the stack and stores it at location X. Only certain instructions are allowed to access
memory; all others must use the stack for any operands required during execution.
For operations requiring two operands, the top two elements of the stack are
used. For example, if we execute an Add instruction, the CPU adds the top two
elements of the stack, popping them both and then pushing the sum onto the top
of the stack. For noncommutative operations such as subtraction, the top stack
element is subtracted from the next-to-the-top element, both are popped, and the
result is pushed onto the top of the stack.
This stack organization is very effective for evaluating long arithmetic
expressions written in reverse Polish notation (RPN). This representation places
the operator after the operands in what is known as postfix notation (as compared
to infix notation, which places the operator between operands, and prefix
notation, which places the operator before the operands). For example:

Results (Thai) 1:

จะระบุวิธีการดั้งเดิมในสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์จำนวนของตัวถูกดำเนินการ ที่อยู่ มีอยู่ในแต่ละคำสั่ง นี้มีผลโดยตรงกับความยาวของคำสั่งเอง มารี fixedlength ใช้คำแนะนำกับ opcode 4 บิตและตัวถูกดำเนินการ 12 บิต คำแนะนำในปัจจุบันสามารถจัดรูปแบบสถาปัตยกรรมในสองวิธี:•คงความยาว — ทำให้เปลืองพื้นที่ แต่รวดเร็ว และเกิดประสิทธิภาพที่ดีเมื่อระดับคำสั่ง pipelining ไว้ ตามที่เราเห็นในส่วน 5.5•ความยาวผันแปรซึ่งซับซ้อนถอดรหัส แต่ประหยัดพื้นที่จัดเก็บโดยปกติ ปัญหาชีวิตเกี่ยวข้องกับการใช้คำสั่งสอง-สามมีความยาว ซึ่งมีบิต patterns ที่แตกต่างได้ง่าย และง่ายต่อการถอดรหัส ความยาวคำสั่งต้องยังเปรียบเทียบความยาวของคำในการเครื่อง ถ้าความยาวคำว่าเท่ากับความยาวคำ คำแนะนำจัดตำแหน่งอย่างถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำหลัก คำแนะนำจำเป็นจะต้องคำจัดการแก้ปัญหาด้วยเหตุผล ดังนั้น คำแนะนำที่ครึ่ง ไตรมาสเตียงคู่ หรือสามจริงขนาดคำสามารถเสียพื้นที่ได้ คำแนะนำความยาวของตัวแปรจะไม่ชัดเจนขนาดเดียวกันและจำเป็นต้องมีคำชิด เกิดสูญหายหรือไม่พื้นที่เช่นรูปแบบคำสั่งทั่วไปรวมศูนย์ หนึ่ง สอง สามตัวถูกดำเนินการ เราเห็นในบทที่ 4 ให้คำแนะนำบางอย่างสำหรับมารีไม่มีตัวถูกดำเนินการ ในขณะที่คนอื่น ๆ ได้ถูกดำเนินการหนึ่ง การดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะโดยทั่วไปมีตัวถูกดำเนินการสอง แต่สามารถใช้กับตัวถูกดำเนินการหนึ่ง (เราเห็นในมารี), ว่านัยที่สะสม เราสามารถขยายความคิดนี้กับตัวถูกดำเนินการสามถ้าเราพิจารณาปลายทางสุดท้ายเป็นตัวถูกดำเนินการสาม นอกจากนี้เรายังสามารถใช้กองซ้อนที่ช่วยให้เรามีคำแนะนำศูนย์ดำเนิน ต่อไปนี้ที่ใช้กันทั่วไปบางอย่างรูปแบบคำสั่ง:• OPCODE เท่านั้น (ศูนย์)• OPCODE + 1 อยู่ (โดยปกติจะอยู่หน่วยความจำ)• OPCODE + 2 อยู่ (โดยปกติเครื่องบันทึกเงิน สด หรือลงทะเบียนหนึ่ง และหนึ่งหน่วยความจำที่อยู่)• OPCODE + 3 อยู่ (ทะเบียนปกติ หรือชุดของการลงทะเบียน และหน่วยความจำ)สถาปัตยกรรมทั้งหมดมีข้อจำกัดในจำนวนของตัวถูกดำเนินอนุญาตต่อคำแนะนำ ตัวอย่าง ในมารี สูงสุดที่มีหนึ่ง บางคำแนะนำได้ไม่ตัวถูกดำเนินการ (หยุดและ Skipcond) เรากล่าวว่า ศูนย์-1, 2 และสามดำเนินคำแนะนำพบมากที่สุด หนึ่ง- 2- และคำแนะนำแม้แต่สามดำเนินจะเข้าใจ ค่อนข้างง่าย การ ISA ทั้งหมดสร้างขึ้นสามารถแนะนำตัวถูกดำเนินการศูนย์ ครั้งแรก ได้ค่อนข้างสับสนคำแนะนำเครื่องที่มีตัวถูกดำเนินการไม่ต้องใช้กองซ้อน (สุดในโครงสร้างข้อมูล first-out บทที่ 4 การแนะนำ และอธิบายในรายละเอียดในภาคผนวกA ที่แทรกและการลบทั้งหมดจะทำจากด้านบน) การที่การดำเนินงานที่ต้องใช้ตรรกะตัวถูกดำเนินการหนึ่ง หรือสอง (เช่นเพิ่ม) แทนที่ใช้วัตถุประสงค์ทั่วไปทะเบียน สถาปัตยกรรมที่สแตกเก็บตัวถูกดำเนินการด้านบนของกองซ้อน ทำให้ CPU สามารถเข้าถึงองค์ประกอบด้านบน (หมายเหตุว่าโครงสร้างข้อมูลสำคัญที่สุดในสถาปัตยกรรมเครื่องเป็นกอง ไม่โครงสร้างนี้ไม่ให้หมายถึงการมีประสิทธิภาพของการจัดเก็บข้อมูลระดับกลางเท่านั้นค่าในระหว่างการคำนวณที่ซับซ้อน แต่มันยังมีวิธีมีประสิทธิภาพสำหรับผ่านพารามิเตอร์ในระหว่างการเรียกขั้นตอนตลอดจนวิธีบันทึกภายในบล็อกโครงสร้าง และกำหนดขอบเขตของตัวแปรและ subroutines)ในสถาปัตยกรรมตามกอง คำแนะนำส่วนใหญ่ประกอบด้วย opcodes เท่านั้น อย่างไรก็ตามมีคำแนะนำพิเศษ (ที่เพิ่มองค์ประกอบ และลบองค์ประกอบจากกอง) ที่มีตัวถูกดำเนินการเดียวกัน กองสถาปัตยกรรมต้องกดคำสั่งและคำ สั่ง pop ซึ่งได้ถูกดำเนินการหนึ่ง ข้อมูลสถานผลักดัน Xค่าในตำแหน่งหน่วยความจำ X ลงสแตก องค์ประกอบด้านในเอาป๊อป Xกอง และเก็บไว้ที่ตำแหน่ง X เฉพาะบางคำสั่งที่ได้รับอนุญาตให้เข้าถึงหน่วยความจำ อื่น ๆ ทั้งหมดต้องใช้กองซ้อนในตัวถูกดำเนินการใด ๆ ในระหว่างการดำเนินการที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการต้องการตัวถูกดำเนินการสอง องค์ประกอบสองด้านบนของกองซ้อนได้ใช้ ตัวอย่าง ถ้าเราเรียกใช้คำสั่งเพิ่ม CPU เพิ่มบนสององค์ประกอบของกอง popping พวกเขาทั้งสอง และผลักดันผลไปด้านบนแล้วของกองซ้อน สำหรับการดำเนินงาน noncommutative เช่นลบ กองด้านบนลบองค์ประกอบองค์ประกอบถัดไปบน ทั้งมี popped และผลลัพธ์มีการผลักดันไปยังด้านบนของกองซ้อนองค์กรกองนี้มีประสิทธิภาพมากในการประเมินทางคณิตศาสตร์จึงนิพจน์ที่เขียนในสัญกรณ์โปแลนด์กลับ (RPN) สถานนำเสนอนี้ตัวหลังตัวถูกดำเนินการในสิ่งเป็นที่รู้จักกันเป็น postfix สัญกรณ์ (เป็นการเปรียบเทียบการ infix สัญกรณ์ ซึ่งสถานดำเนินการระหว่างดำเนินการ และคำนำหน้าสัญกรณ์ ซึ่งสถานดำเนินการก่อนตัวถูกดำเนินการ) ตัวอย่าง:

Results (Thai) 3:

วิธีการแบบดั้งเดิมของการอธิบายสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์คือการระบุ
จำนวนสูงสุดของเปอแรนด์ หรือ ที่อยู่ อยู่ในแต่ละวิชา นี้
มีผลกระทบโดยตรงกับความยาวของการสอนนั่นเอง มารี ใช้ fixedlength
สอนด้วย 4-bit opcode และ 12 บิตตัวถูกดำเนินการ . คําแนะนําในสถาปัตยกรรมปัจจุบัน
สามารถจัดรูปแบบได้สองวิธี :
- ความยาวคงที่พื้นที่ของเสียแต่รวดเร็วและผลในประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเมื่อ
pipelining การเรียนการสอนใช้ ตามที่เราเห็นในส่วนที่ 5 .
- ความยาวตัวแปรที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อถอดรหัสแต่ประหยัดพื้นที่จัดเก็บ
โดยปกติ การประนีประนอมในชีวิตจริงเกี่ยวกับการสองถึงสามสอน
ความยาวซึ่งมีรูปแบบบิตที่แยกแยะได้ง่าย และง่ายที่จะ
ถอดรหัสเรื่องยาวยังต้องเทียบกับคำว่าความยาวบน
เครื่อง ถ้าสอน ความยาวก็เท่ากับคำว่าความยาวคำแนะนำ
จัดอย่างสมบูรณ์เมื่อเก็บไว้ในหน่วยความจำหลัก คำสั่งต้อง
คำชิดที่อยู่มีเหตุผล ดังนั้น คำแนะนำที่เป็นครึ่ง , ไตรมาส ,
สองหรือสามคำขนาดจริงจะเปลืองพื้นที่