MIPS多少条指令

嗯，今天给大家讲解一下指明系统 amp。 词汇编部分，大概呃指令格式的部分内容。 呃，首先指定系统它存在一些基本问题，首先就是我们需要区分要做出的操作类型是什么，也就是说我们的系统需要提供哪些操作？ 呃，下面这种，比如说 l、 d、 s、 t 分别就代表 note 和 store， 就是对内存进行操作 啊。这些基本的指令虽然可以编写所有的计算程序，但是不够实用，会导致我们的程序过长。另一个问题就是我们如何表示我们操作的对象，或者还有 操作对象可以表示多少操作？ b， 就比如说 b 加 c 等于 a， 这种就是代表一种双指操作，而 a 等于 c， b 则是简单的单指操作。 还有就是我们指令该统一成怎样一个格式，这里面就涉及了长度、字段和编码的一些问题。 那么正常指明系统有以下的要素，首先通过操作码就是 operation code 来指明要进行哪一种操作，相当于是一种操作的编号。 然后涉及到多值操作，我们需要有多个操作数地址。首先是原操作数，原操作数地址 source off brand reference 这种就是参加操作的操作是否的地址，因为我们原操作处肯定有多个， 就像刚刚说的单只和多只也算，所以原操作数地址，原操作数地址也可能要多，为了保存操作结果，那么会有一个目的，操作数地址。 除此以外，因为一条程序往往有多条指令组成，所以还需要指明下一条指令的地址。 程序中的大部分指令都是按照顺序的情况来做执行的，所以大部分指令中并不会显示指明下一条指令的地址，也就是说指令格式中可以包含这部分内容，但是也只有少数指令会需要指明下一条指令的地址。 然后指令会大概分为如下几类，首先是数据传输指令，它代表 在计算器、存储器之间或者是计存器之间传递数据。如果计算器啊 mix 指令集中， 几乎啊进行数据进行运算，都是需要计算器之内进行运算，而不能直接用计算器和存储器中的数据进行运算。那第二种就是算数逻辑运算制定， 就是对计算器中的整形术或者逻辑型术的运算操作，或者是对浮电术进行一个相关的处理。然后在九六幺中对于浮电术的处理很少涉及到 关于程序控制之力，就是来决定程序的执行顺序，条件转移或者跳转， 还有类似调动此程序以及最后调用完之后的返回。这里面涉及到比较多的就是秘制中的 b q 啊，或者接指令接而指令之内等等。 还有一些特选指令或者是复位暂停空操作指令，像 miss 中一般是通过 cisco 来进行一些系统调用，比如说输入字符或者是退出程序等等。 那么操作数补进行分类的话，首先我们如果根据数值的话，一般可以分为无符号数，定点数符点数嗯，又根据逻辑型和字符也可以进行分类。嗯，地址的话也可以 分为指令地址和操作数地址，因为按照 mix 的系统设计，它的呃指令的内存和数据的内存它是分开，分别是 d m 和 i m， 然后操作术的位置也可能有很多种，首先会放在计存，可能会放在存储器中，这也是嗯，大部分时候操作术在的地方，因为计存器非常的少。 呃，或者是可以通过输入输出端口来获得一个操作数，这就是需要进行交互的时候，就需要用互来输入一个操作数。 那么考的还还有各个领域都比较常见的一个知识点，就是关于操作书的存储方式，大端次序和小 端次序。大端次序代表的就是我们最高的有效字节，存储在地址最小的位置，那么看左边这个图就是大端次序， 可以看到字最小的位置就是一二嘛，地址最小的位置是一二，他也是这个零 a 这个十六竞争数，他的最高的有效字典， 那么相反的话，小端次序就是最低的，他这些存储在地址最小的位置 就是正常。我们这边这样这样看，从从地址由大往小看，一二三四五六七八，这样的就是一个他的正常资讯。 那么我们关注一下指令的执行周期有哪些 阶段呢？这里是分成了如下几个阶段。首先是 instruction fit， 也就是我们在流水线集中看到的 if， 我们通过这个周期来获得我们的一个指令，相当于获得的就是一串二斤之数。 mix 就是三十二位啊，或者是其他乌龙固定的长度，也会有用可变长的指令。 第二个阶段 instruction decode， 就是 id 阶段的话，我们需要对取到的这个这一串数字进行一个分析，取出它的个位来找出 各位都代表的是什么，比如说有一段是操作码，哪一段是原操作书的地址，注入此内之后就是 open fitch， 我们来根据这一阶段来放置或这个我们的操作数，之后根据我们操作数取出来操作数，我们要进行 x q 的就执行我们的运算， 运算之后结果可能会有的要写回计存器堆，有的要存入内存，这就是一个 result store 的接单， 在完成所有操作之后会进行下一条指定的机型执行，也就是 next instruction。 那么这种取下了纸应用地址的话，这个一般都是会在呃取纸的时候他的 p c e 会自增，不需要单独做一些复杂操作， 那么指令及系统架构它会分为这里主要的是分成了两类。 首先就是 register memories 的这种指令机总架构，就是我们有很多指令来访问这个内存，并且存在一个计存器操作数，计存器操作数和内存操作数直接运行的一个指令， 嗯，这种指令的话就是说会操作，会给我们的那个处理器带来一些比较复杂的控制。 那么另一种就是 register register 类型的 s a 就是 meeps， 我们的考试考察的 meeps 就是这样 一个系统，它只有取数和存数这两种指令来访问内存。所以说运算的指令操作术就是全部都是计算器的操作术。嗯，逐渐现在 note store 型的这种指令机系统架构在成为一种大的趋势， 那么计存器它存在的一些优势就是它首先它比存储器要快速很多，并且编译器它方便直接调用一个计存器。 呃，我们可以使用计算器来简单的保存一个变量，那并且以此来减少了对于存储器的访问。 除此之外，我们计算器上，比如说 miss， 它的计算器只有三十二个，所以只需要五位就能代表一个计算器，我们可以 以以此来提高一个代码的密度。但同样呢，因为计算器比较他的运算速度比较高，这些特点也导致计算器他的容量不够大，数量比较少。

接下来我们来看一看系统性能相关的内容，主要呢涉及到的就是性能指标这一块，在我们考试当中考察较多的也是呢性能指标为主。 针对计算机相关的性能指标来看的话，我们更多关注的是系统整体的性能， 那这种系统比如说某一个信息系统而言的话，我们在考虑的时候会考虑哎，客户机服务器，那某一台机器，他的一个呢，硬件相关的这种指标， 然后相应的软件性能指标，中间所涉及到的通信网络相关的性能指标等等。所以说性能指标它本身呢是多个方面综合起来来关注的。 我们简单呢分硬件和软件来了解一下。那硬件方面首先针对计算机的话，它的性能指标呢，主要涉及的是时钟频率，一般我们叫做呢主屏，它会影响计算机它的运行效率。 然后呢，在整体运行过程当中会涉及到他的速度以及呢运算的精度，这里呢一般由字长和数据通路来决定。 那我们在访问计算机的时候，除了 cpu 相关的指标影响的话，还有存储方面的影响 呢，存储会涉及到内存它的大小，存储器它的存取周期，或者说呢时间相关的内容。然后呢可能会涉及到数据它的处理速率，简称呢 p d r 处理 的效率呢，怎么样？然后呢，计算机有相关的吞吐率，主要涉及指令相关的哎，任务量叫做呢吞吐率。 然后还有呢各种响应时间和利用率相关的指标呃，以及呢可靠性，可维护性相关的指标。还有呢平均故障响应时间相关的指标， 呃，包括计算机，他硬件方面的一些兼容性，可扩充性，性价比等等，都是属于计算机方面的性能指标。 那我们对于网络通信方面呢，他的设备主要有了路由器，还有交换机。那这里所涉及到的指标呢？包括路由器，主要涉及的有端口，他的吞吐量哎，丢包率，还有呢响应的食盐和 食言抖动等等。交换机呢，会涉及到支持的网络类型，支持的协议和标准等等。那网络进行性能指标哎评价的时候，主要涉及到的有设备级的这种指标，我们刚刚讲的路由器，交换机， 然后还有网络级的一些呢性能指标，应用级的，用户级的都有呢涉及。还有呢，像吞吐量，主要指的呢，也是网络方面的指标。 操作系统呢，哎，还有数据库管理系统， web 服务器，我们一般呢归于软件方面的指标了。操作系统软件它主要的评价指标呢，包括系统的可靠性，资源的利用率，还有可移植性。以及呢系统对任务响应的吞吐率， 或者叫做呢吞吐量。吞吐率和吞吐量啊，在不混淆的情况下，我们一般呢是把它放在一起来进行理解了。还有呢，系统它具体的响应时间， 响应时间其实在多个地方都有提到。吞吐率，吞吐量呢，在多个地方也有提到。他们在不同的哎维度上来看，他所指代的内容是有一些区别的。 比如说吞吐量和吞吐率，主要它指的是完成任务的一个量。而在计算机，在我们的网络，在操作系统这个不同维度来看的话，它的任务指的是不同的东西， 包括系统的响应时间，计算机的响应时间，还有呢像我们诶路由器的响应时间， 那这些过程当中所涉及的响应的对象呢，也是有区别的。 下面数据库管理系统针对数据库管理系统，它主要的性能指标呢，包括两个方面，一个是数据库本身哎，它主要就是一些大小的问题，数据库的大小还有日志的大小，数据库当中表的数量，单个表的大小，允许记录的这个行啊 记录的这个，每个行的这种大小都是属于呢数据库本身的一些性能指标， 那与管理系统相关的，那我们就会涉及到呢，哎，这个数据库管理系统，它最大能够呢并发的事务处理能力，负载均衡的能力，以及呢最大连接数，这个最大连接数要注意 它与呢 web 服务器最大并发量呢有一些相似，但我们在这里叙述的定义是有一些区别的。最大连接数呢，是指的我们的数据库客户端访问服务器允许一次性连接的这个呢申请或者说连接数。 那针对 web 服务器来看的话，它的性能指标经常在考试当中出现，主要涉及的就是最大并发连接数，他考虑的也是连接问题吧，但是他这个连接的话是一次性连接。 web 服务器这样的一个过程， 还涉及响应的延迟时间和吞吐量的概念。那这三个呢是 web 服务器涉及到的评价指标，不要呢混淆了这些指标啊，都是属于呢我 我们系统性能指标当中各个方面相关的一些内容，可以呢看一看。呃，对于一些呢容易混淆的分类，注意呢是区分一下。 接下来看到的呢，是一些特殊的性能指标。这些性能指标呀，我们在做相关计算的时候可能会用到。那首先呢，我们在涉及计算机相关的性能指标当中呢，经常会涉及运算速度。 那我们整个指令执行的，或者说机器处理指令的速度与哪些内容相关呢？ 它与字长相关，与数据通路宽度相关，与主存还有存取速度都有一定的相关性啊。那首先看到什么是字长。机器字长指的是我们参 与运算的这个数据啊，它的基本的二进制位数，它一般呢由我们 cpu 内部的加法器，寄存器的位数来决定啊， 他的字长一般就是等于 cpu 内部的计算器字长，计存器长度三十二位。那我们一般说呢，运算的字长，就是呢三十二位是他的机器字长呢，我们目前所用到的计算机呢，大部分是六十四位，字长居多。 其次，数据通路。数据通路的宽度。它是类似于啊，我们一条高速路，能够呢哎，并行几个车道。 那这种情况下，其实就是呢，哎，我们在数据总线上一次性所能并行传送的数据的总位数。那这就是呢数据 通路。那显然，如果说我们这个数据通路越宽，它的运行速度肯定会越快吧，它会影响到我们的处理速度。而自常的话，它其实会影响到我们运算的精度。 参与中间运算的具体位数啊，与精度有一定的相关性，这是自偿和数据通路。 其次，储存容量和存取速度。储存的容量大小一般会影响到我们计算机的处理性能。 呃，比如说呢，大家在买电脑的时候，显然四个 g 和八个 g 的内存谁会好一些啊，八个 g 的电脑性能会更优一些吧。那内存它本身呢，是 cpu 处理的职业对象，所以它的容量比较大的话， cpu 它的这种存取呢，相对来 来说效率比外存呢要高很多的。其次呢，存取速度它是由一定的戒指来影响较大的部分呢。 比如说呢，我们经常说像机械硬盘，固态硬盘，那谁的存取效率比较高，对吧？那当我们选择他的效率较高的介质的时候呢，对于我们整个计算机的性能也是呢有所提升的。 那这些呢，都是与计算机性能相关的一些呢。哎。参数那我们整个运算速度，他的具体计算涉及到哪些内容呢？首先，我们在计算的时候经常会用到一个主屏， 那主屏它指的是计算机，或者说 c， p， u， 哎，它的这个频率。这种频率呢，是单位时间内产 身的脉冲数。比如说一般电脑二点四 g 赫兹，二点六 g 赫兹等等。这种赫兹的单位指的就是频率单位。 那它的这种频率啊，如果取它的导数，哎，我们主屏的导数指的就是呢 cpu 它的时钟周期了。 cpu 时钟周期啊，它指的是每两次啊，我们的脉冲之间相隔的时间，一般会把它作为计算机当中最微小的这种呢。单位时间。 那我们一般执行指令的时候，他可以包含多个这种呢总建周期读取数据的。然后呢，哎，一个总建周期也可以包含多个时钟周期，他的基本单位呢，应该是秒。那我们在 计算过程当中，赫兹它的导数，其实就可以对应为单位秒了。那这是呢？主屏与时钟周期之间的关系。那主屏本身是与 cpu 相关的，我们后面会发现呢， cpu 它的内部外部啊，相差处理速度很大。 一般我们呢外面也会定一个叫做外屏的东西，他们之间相差的倍数呢，叫做倍屏。主屏等于外屏乘以倍屏。了解有这样的一个公式就可以了。那下面关于一组参数，他的一个计算。 c p i 与 i p c， 它们之间是互为导数的。这里的 p 可以理解为美，也就是我们一般看到的斜线。呃，比如说呢？ c p i 它的 c 指的是时钟周期， i 指的是指令。那这里呢是每条指令所需要的时钟周期数。 i p c 呢？哎，同样 前面是指令，后面呢是我们的时钟周期，也就是每个时钟周期能够完成的指令条数。那这两个参数都能够体现我们的运行速度。 后面还有一组参数 m i p s 和 m f l o p s。 一个指的是普通指令，一个指的是浮点数操作的指令。 那 m i p s 和 m f l o p s 这里的 m 指的都是数量级诶，百万条。注意在我们 n 的数据量或者说存储容量相关的计算当中， m 是与二的 k 次方相关的数值。但在普通用法当中， m 指的是百万，它是十的 k 次方来表示的。 这种计量的方式呢，是有一定区别的。考试的时候呢，留意一些细节。然后对于 m i p s 的话，它指的是每秒 a p s 能够完成的指令条数，用百万来进行计数。 所以他所涉及到的计算过程啊。其实就是呢，指令条数除以呢总时间，从而得到单位时间内完成的指令条数。那此时这个时间要注意呢，与 百万进行相应的单位转换。除此以外，我们还可以用主屏除以 cpi 或者呢主屏乘以 ipc 来进行计算。 这里 i p c 表示的是诶，我们每个时钟周期能够完成的指令总条数吧。 那现在哎，每秒有多少个时钟周期呢？就是主屏的个数等于我们时钟周期的总个数吧。所以相乘之后就是每秒完成的指令总条数。 同样呢，哎，它的导数我们可以用的 a c p i 分之一来进行表示。那这是关于 m i p s 它的计算符点数操作呢。主要注意它是符点数操作次数除以 它的总时间。那就是呢，相关的一些参数它的计算。然后下一组呢，关于吞吐量与吞吐率的指标。 吞吐量，他指的是给定的时间内系统所能处理的任务总量吧。而吞吐率指的是单位时间内完成的任务总量。在不造成混淆的情况下，他们的区别并不是很大。 只是吞吐率将吞吐量的固定时间把它定义为了单位时间。所以此时他们呢是可以一起来进行记忆的。 那在不同的地方，吞吐量和吞吐率指的任务对象可能存在区别。比如说呢，在计算机性能指标当中，他指的一般是指令处理的任务总数。而在测 操作系统当中，它指的可能是作业。在 web 服务器当中呢，它可能指的是某一次申请的响应，所以这里呢可能会有一些区别。下面响应时间与完成时间。 响应时间与完成时间啊，他们也是呢，比较类似的，一般是不做区分，都作为响应时间来看的。响应时间指的是用户从提交请求开始到开始输出为止， 所以他是提交之后什么时候界面上有输出，那我们就说他呢，哎，完成了响应。那完成时间呢，他不是开始输出，而是到输出结束的这个过程。因为一般输 出的时间啊，他会比较快。只要响应呢，其实看起来时间相差并不是很大。所以这两个指标有时候呢也会混淆在一起，可以呢理解为差不多的大小。那从提交请求到开始有输出的话，就是响应时间， 从提交请求到输出结束，就是呢，完成时间。最后一个兼容性呢，与计算它的相关性不是很大，它主要会涉及到呢我们当前的这个系统啊，与其他系统或者与一些软硬件之间的兼容性。 比如说我们现在经常软件下载的话，会发现它会适用于 win 十 win 七吧，一般会向下兼容，这就是它兼容性的一个体现。那这是 我们呢从性能指标当中抽了一部分出来给大家呢展开进行的说明。那除了性能指标，性能计算以外，我们还需要了解到一些呢性能调整相关的知识。 当我们的系统啊，性能降到最基本的水平的时候，我们就需要呢去考虑性能调整。他的性能调整呢，主要针对的是查找瓶颈， 对于一桶水来看的话，他能够装入的容量由谁来决定呢？应该是由最短的那块木板来决定的，也就是典型的短板理论吧。 那如果说我们发现这个容量比较小，我想去提升，怎么提升？是不是对最长的木板来进行加高啊？这种加高是没 没有意义的。要想提高这桶水的容量，我们需要呢对短板来进行补充。所以我们一般啊会先查找瓶颈，然后针对瓶颈来进行消除，从而呢提升性能。 那我们整个调整的过程，一般来讲呢，会先做一些准备工作，识别哎，我们整个信息系统的一些约束，指定负载的要求，设定他的这种性能目标， 建立好系统的边界和期望之后啊，我们再来呢收集信息，分级信息，配置新的这种要求。然后呢测试有没有达到目的，通过多轮的这种呢相应工作，从而呢哎，最终完成性能的调整。那这是呢性能 调整的一个基本过程。那我们在做性能调整的时候，信息系统一般涉及到两个维度比较多，一个呢是针对数据库系统，它的性能调整啊，主要包括 cpu 内存，它的使用情况。 然后呢优化数据库的一些设计，优化数据库的管理，以及呢进程现成的状态，硬盘剩余的空间，日制文件大小等等。这是呢关于数据库系统，他的整个呢调整的优化的方向。 其次，对于应用系统，它的性能调整的话，主要会考虑到这个应用系统它本身的可用性，还有响应的时间，并发的用户数，以及呢特定应用的系统资源占用等等。那这些维度啊，应 用系统经常呢也会涉及到一些呢 web 服务器相关的应用资源也要呢在这个维度来进行考虑。那这是性能调整他的呢基本的过程和针对数据库系统，针对应用系统的调整方面。 系统性能这个部分呢，我们主要就是了解呢性能指标，然后一些呢特殊的指标的计算问题，以及呢针对相关性能进行调整的一个基本过程。下面来看对这一部分在系统架构师考试真题当中的体现。 为了优化系统的性能啊，有时需要对系统进行调整。对于不同的系统调整参数呢，可能不一样。比如说呢，对于数据库系统，它主要包括 cpu 内存的使用情 情况。哎，还有呢下面四个选项，以及晋城县城使用情况，日制文件大小等等。那其中第一空 a 选项数据丢包率，它其实是网络方面的一个参数吧，它是路由器的一个性能指标。 端口吞吐率，也是呢路由器的性能指标。数据处理速率，它是呢哎，简称为 p、 d、 r 计算机相关的性能指标。 一选项查询语句性能，其实就是我们这里缺失的哎。关于数据库系统优化的一个参数指标， 那它的优化涉及的是数据库设计优化，这里呢包含查询语句性能的优化过程。第二控对于应用系统， 它主要包括呢应用系统的可用性，响应时间哎，然后呢特定应用资源占用等等。其次还包含 a 选项并发用户数，它也是呢我们应用系统要考虑的 支持的协议和标准。这是交换机它的一个性能指标。最大连接数，这是呢我们数据库相关的一个性能指标，石岩抖动，它是路由器的一个呢性能指标。 所以虽然这道题综合考察了我们性能调整的一些内容，但同时呢，他其实也是对最初的性能指标的分类的考察。那这就是呢关于我们系统性能以及性能优化性能 调整一个呢考察的题型。我们在整个系统性能这一块主要还是呢掌握性能指标他的一个归类，如果涉及到计算问题，有一些参数呢，要能够进行识别。 那出现性能问题之后如何来进行调整，也要呢理解他的这种呢调整的思路，有可能会出现判断证物的这种题型。以上呢，就是我们给大家讲到的关于系统性能相关的知识内容。