17、深入解析：CPU的浮点运算与数据处理机制

深入解析：CPU的浮点运算与数据处理机制

1. 三阶段CPU性能分析

三阶段CPU无论分支是否成功，都需要12个时钟周期来执行程序。与四阶段CPU相比，在速度提升方面几乎没有优势。不过，对于更大的程序而言，情况可能有所不同，因为大型程序往往包含更多的分支指令或访问数据内存的指令。

2. 浮点指令集介绍

RISC指令集包含六种浮点（FP）指令：
- 浮点加法（ADDF） ：将寄存器FS1和FS2中的两个单精度浮点数相加，并将结果返回给寄存器FD。
- 浮点减法（SUBF） ：从寄存器FS1的内容中减去寄存器FS2的内容，并将结果返回给FD。
- 浮点乘法（MULF） ：将寄存器FS1和FS2中的两个浮点数相乘，并将结果返回给FD。
- 浮点除法（DIVF） ：将寄存器FS1中的浮点数除以寄存器FS2中的浮点数，并将结果返回给FD。
- 浮点加载（LOADF） ：将数据内存中的内容加载到浮点寄存器文件中。数据内存地址通过将寄存器RS的内容与立即值相加得到。
- 浮点存储（STOREF） ：将寄存器FS的内容存储到数据内存中。数据内存地址通过将寄存器RD的内容与立即值相加得到。

这些指令的位字段格式各有特点，例如ADDF、SUBF、MULF和DIVF指令使用IEEE单精度浮点格式，其中最高有效位为符号位，接下来的8位为指数位，最低的23位为小数位。而LOADF和STOREF使用与