计算机系统结构量化研究法.ppt

21数据表示

212高级数据表示
213引入数据表示的原则

211数据表示与数据结构
数据表示指的是能由机器硬件直接识别和引用的数
据类型。
数据结构是反映了面向应用所要用到的各种数据元
素或信息单元之间的结构关系。如串、队、栈、向
量、阵列、链表、树、图等是软件系统所要处理的
各种数据结构
数据结构的实现是通过软件映象,将信息变换成机
器中所具有的各种数据表示来实现的,数据表示是
构成数据结构的元素。不同的数据表示可以为数据
结构的实现提供不同的支持,表现在实现的效率和
方便性上不同
■数据结构和数据表示是软、硬件的交界
面。数据表示的确定实质上是软、硬件
的取舍问题。
变址操作对向量、阵列数据结构的实现
提供了支持,但对多维数组,采用此方
式就不方便了。为了数据结构提供进
步的支持,必需引入有一些高级的数据
表示。
变址操作对向量、阵列数据结构的实现提供了支持
主存
变址寄存器
1
+0
A向量
变址加法器
有效地址
操作码!变址位
变址位
、阵列数据结构的支持
212高级数据表示

1)带标志符的数据表示
2)数据描述符
2向量数组数据表示
3堆栈数据表示

1)带标志符的数据表示
■数据格式:为了缩短高级语言与机器语言的这种语义
差距,可让机器中的每个数据如下所示,都带有类型
标志位:
类型标志
数据值
数据(字)
举例
高级语言用类型说明语句指明数据的类型,让
数据类型直接与数据本身联系在一起,运算符不
反映数据类型,是通用的。
>例如 FORTRAN程序中,实数(浮点数)I和]的相
加是采用如下的语句组指明的
REAL I,J
I=I+J
在说明I、J的数据为实型后,用通用的“+运算符就
可实现实数加法。可是,传统的机器语言程序却正好相
反,它用操作码指明操作数的类型。
如浮点加法指令中,由于操作码是浮加,那么无论I和J是
否是浮点数,总是按浮点数对待,进行浮点数加法
浮加
这样,编译时就需要把高级语言程序中的数据类型说明语
句和运算符变换成机器语言中不同类型指令的操作码,并验证
操作数的类型是否与运算符所要求的一致,若不一致,还需用
软件进行转换,这些都增加了编译的负担。
标志符数据表示的主要优点为
(1)简化了指令系统和程序设计
(2)简化了编译程序。
(3)便于实现一致性校验。
(4)能由硬件自动完成数据类型的变换
(5)支持了数据库系统的实现与数据类型无关的要求。
(6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。
■采用标志符数据表示带来的问题可能有两个
(1)每个数据字因增设标志符,会使程序所占用
的主存空间增加。
(2)采用标志符会降低指令的执行速度。