计 算 机 组 织 与 系 统 结 构

Stack Machines: Essential features
In addition to push, pop, + etc., the
instruction set must provide the
capability to
hi t
refer to any element in the
data area
jump to any instruction in
the code area
move any element in the
stack frame to the top
machinery to
carry out
+, -, etc. ⇔
SP
stack
DP
a
push a
b
PC push b
c
push c .
*
+
push e
data
/
code
堆 栈 式 结 构 在 六 十 年 代 非 常 流 行 , 它 是
从 机 器 设 计 角 度 考 虑 对 高 级 语 言 支 持 的 一 种
非 常 有 益 的 尝 试 , 它 对 提 高 代 码 的 密 度 是 非
常 有 益 的 , 但 是 这 种 结 构 也 有 许 多 重 要 缺 陷 。
实 践 表 明 机 器 的 高 性 能 在 很 大 程 度 上 是 通 过
适 量 快 速 寄 存 器 , 而 不 是 堆 栈 结 构 , 来 获 得
的 。 堆 栈 式 结 构 受 限 较 多 , 而 且 需 要 大 量 的
交 换 和 复 制 操 作 ; 只 用 快 速 寄 存 器 实 现 栈 顶 ,
当 信 息 存 放 在 慢 速 存 储 器 中 时 , 会 使 性 能 产
生 损 失 等 。
北 京 大 学 计 算 机 科 学 技 术 系
北 京 大 学 微 处 理 器 研 究 开 发 中 心
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计 算 机 的 应 用 领 域 不 断 扩 大 , 同 时 ,
伴 随 着 软 件 资 源 的 不 断 积 累 , 软 件 兼 容 问
题 显 得 越 来 越 重 要 , 为 了 有 效 地 解 决 这 一
问 题 ,1964 年 ,IBM 公 司 宣 布 了 IBM 360 系
列 。 这 个 系 列 包 含 六 种 型 号 , 它 们 之 间 的
性 能 可 相 差 25 倍 。Amdahl 和 Blaauw 等 人 在
介 绍 IBM360 时 , 提 出 了 “ 系 统 结 构 ” 这 一
重 要 概 念 , 并 将 此 术 语 解 释 为 程 序 员 所 看
到 的 那 部 分 指 令 系 统 。 他 们 认 为 具 有 相 同
结 构 的 机 器 将 能 够 运 行 相 同 的 软 件 。
IBM 360 : Design Premises
Amdahl, Blaauw and Brooks, 1964
The design must lend itself to growth and successor machines
General method for connecting I/O devices
Total performance - answers per month rather than bits per
microsecond ⇒ programming aids
Machine must be capable of supervising itself without manual
intervention
Built-in hardware fault checking and locating aids to reduce
down time
Simple to assemble systems with redundant d I/O devices,
memories etc. for fault tolerance
Some problems required floating point words larger than 36 bits
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