Система команд и способы адресации процессоров ЭВМ презентация

Учебные вопросы:
1. Система и форматы команд.
2. Способы адресации процессоров

1. Система и форматы команд

ПА А1 А2 А3
Вариант структуры команды
КОП
Адресная часть команды
Операционная
часть
КОП -
ПА -
А1-А3 -
Код операции (двоичный)
Признак адресации
Адреса операндов или сами операнды

Команда – это машинное слово определенной разрядности, задающее действие ЭВМ (прежде всего процессора) по выполнению конкретной операции.
Команда разделяется на составные части (группы бит, поля).
Основными являются операционная часть (КОП) и адресная часть.
ПОНЯТИЕ КОМАНДЫ

ТИПОВАЯ СТРУКТУРА КОМАНДЫ
КОП (код операции) – определяет, какую операцию должен выполнить процессор
Содержит адрес места нахождения операнда, или информацию для вычисления адреса
Рис. 64

или
ТИПОВАЯ СТРУКТУРА КОМАНДЫ
ПА
Возможны дополнительные элементы в структуре команды (обычно в адресной, реже – в операционной части):
ПМ(md)
Признак адресации
Признак модификации
Рис. 65

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРЯДНОСТИ КОМАНДЫ
Lк = Lкоп + Lач
Lкоп ≥ log2 Nоп
Lач ≥ log2 Nяп
Lк
Lкоп
Lач
- разряднось (длина) команы
(Nоп - количество операций)
(Nяп - количество прямоадресуемых ячеек памяти)
Рис. 66

Трехадресная
Двухадресная
РАЗНОВИДНОСТИ КОМАНД
Безадресная
Одноадресная
А1, А2 – адреса первого и второго операндов; А3 – адрес результата
А1, А2 – адреса первого и второго операндов;
результат операции помещается на место одного из операндов
А1 – адрес первого операндов; второй операнд и результат размещаются в регистре-аккумуляторе
Рис. 67

Операнд 1
Стек
ЗУ
(Поместить операнд 1 в стек)
(Поместить операнд 2 в стек)
(Поместить операнд 3 в стек)
(Извлечь операнд из стека)
(Извлечь операнд из стека)
(Извлечь операнд из стека)
Стек
пуст
Вариант применения команд работы со стеком (в отдельных ЭВМ они безадресные)

ВЫВОДЫ:
Реализация в ЭВМ команд тех или иных форматов требует учета ряда факторов:
затрат времени на выборку и выполнение команд;
степени сложности реализуемых алгоритмов;
особенностей аппаратной реализации процессора

2. Способы адресации процессоров

С целью сокращения длины команды в современных ЭВМ выполняются различные манипуляции адресом, именуемые режимами адресации, способами адресации или просто адресациями.
Способ адресации определяет порядок вычисления исполнительного адреса операнда на основе информации, имеющейся в адресной части
ПОНЯТИЕ СПОСОБА АДРЕСАЦИИ

Непосредственная адресация
В команде
находится операнд
Прямая адресация
ВИДЫ И СУЩНОСТЬ АДРЕСАЦИЙ
Адресация со смещением
Косвенная адресация
В команде указан адрес операнда
В команде указан адрес адреса операнда
(т.е., косвенный адрес)
В команде указан адрес операнда, смещенный относительно начала программного модуля
или массива данных
!
Рис. 72

Непосредственная адресация
ВАРИАНТОВ НЕ ИМЕЕТ
Прямая
адресация
ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ОТДЕЛЬНЫХ
СПОСОБОВ АДРЕСАЦИИ
Адресация со
смещением
РЕГИСТРОВАЯ
КОСВЕННАЯ РЕГИСТРОВАЯ
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ
БАЗОВАЯ
ИНДЕКСНАЯ
БАЗОВО-ИНДЕКСНАЯ
АВТОИНКРЕМЕНТНАЯ
АВТОДЕКРЕМЕНТНАЯ
Косвеннная адресация
Кроме того, каждая из них может использоваться со смещением различной величины, или без смещения
Рис. 73

КОП
Операц.
часть
А д р е с н а я ч а с т ь
ПА
Операнд
В регистры АЛУ для участия
в операции, указанной в поле КОП
Рг К
НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ АДРЕСАЦИЯ
Рис. 74

Особенности реализации и применения адресации

Особенности реализации и применения непосредственной адресации
не адресует вообще
не обеспечивается
наивысшее
не обеспечивается

КОП
Операц.
часть
А д р е с н а я ч а с т ь
ПА
Адрес операнда
Операнд
в АЛУ
процессора
Рг К
ПРЯМАЯ АДРЕСАЦИЯ
ЗУ
A0
.
.
Aиi
.
.
An
Адрес
исполнительный
(номер ячейки ЗУ)
Решить пример. Разрядность адресной части команды – 10 бит.
Вопрос. К какому максимально возможному количеству ячеек памяти позволяет адресоваться этот способ?
Ответ. 210 = 1024, причем адрес первой ячейки – 0000000000 = 0(10), а адрес последней – 1111111111 = 1023(10)
Рис. 75

Особенности реализации и применения прямой адресации
ограничивается
обеспечивается
высокое
не обеспечивается

КОП
Операц.
часть
А д р е с н а я ч а с т ь
ПА
Номер (код) РОНа
РОНы процессора
Операнд
Код номера РОНа (0101)
в АЛУ
процессора
Рг К
РЕГИСТРОВАЯ АДРЕСАЦИЯ
Операнд
Рис. 76

Особенности реализации и применения регистровой адресации
не адресует
обеспечивается
высокое
не обеспечивается

КОП
Операц.
часть
А д р е с н а я ч а с т ь
ПА
Номер (код) РОНа
РОНы процессора
ЗУ
Адрес операнда
(номер ячейки ЗУ)
Номер ячейки ЗУ
Код номера РОНа (0011)
Операнд
в АЛУ
Рг К
КОСВЕННАЯ РЕГИСТРОВАЯ АДРЕСАЦИЯ
Рис. 77

Особенности реализации и применения косвенной регистровой адресации
не ограничивается
обеспечивается
низкое
не обеспечивается

Адресация
со смещением
БАЗОВАЯ
ИНДЕКСНАЯ
БАЗОВО-ИНДЕКСНАЯ
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ
АВТОИНКРЕМЕНТНАЯ
АВТОДЕКРЕМЕНТНАЯ

+1
КОП
Операц.
часть
А д р е с н а я ч а с т ь
ПА
Номер (код) РОНа
РОНы процессора
ЗУ
Адрес операнда
(номер ячейки ЗУ)
Адрес
0100
Операнд 1
Рг К
АВТОИНКРЕМЕНТНАЯ АДРЕСАЦИЯ
Операнд 2
0101
Адрес операнда
(номер ячейки ЗУ)
Операнд N
Адрес операнда
Рис. 78

АВТОДЕКРЕМЕНТНАЯ АДРЕСАЦИЯ

Особенности реализации и применения автоинкрементной (автодекрементной)
адресации
не ограничивается
обеспечивается
высокое
обеспечивается

СУЩНОСТЬ БАЗИРОВАНИЯ
Начальный адрес массива
Конечный адрес массива
Массив данных a
Адрес i-го элемента массива
Смещение Di
База B1
Структура команды
ЗУ
Смещение
База
Рис. 80

КОП
Операц.
часть
А д р е с н а я ч а с т ь
ПА
РОНы (или отдельные базовые регистры)
ЗУ
СМ
Ai=[B]+Di
Содержится
начальный адрес
(база) массива
данных
База
(0100) Код номера базового регистра
Смещение
Операнд
в АЛУ
Рг К
БАЗОВАЯ АДРЕСАЦИЯ
B
D
Решить пример: [B] = 01110111; D = 01001
Вопрос: Чему равен адрес (номер) ячейки, хранящей результат?
Ответ: [B]=01110111
+ D = 01001
Аи = 10000000 = 128(10), т. е. нужный операнд будет извлекаться из 128 ячейки памяти
Рис. 82

БАЗОВАЯ АДРЕСАЦИЯ (склеивание, конкатенация)

Особенности реализации и применения базовой адресации
не ограничивается
обеспечивается
низкое
обеспечивается

СУЩНОСТЬ ИНДЕКСАЦИИ
База B
Смещение D
Массив
Структура команды
ЗУ
ЗУ
X=1
X=2
X=3
X=n
База B
X=1
X=2
X=3
X=n
D=1
D=0
Смещение
Индекс
База
Рис. 84

КОП
Операц.
часть
А д р е с н а я ч а с т ь
D
B
X
ПА
Общие регистры
(РОНы)
ЗУ
СМ
Ai=[B]+[X]+Di
7й РОН (рег.базы)
10й РОН (рег.инд.)
База
Индекс
Код номера РОНа (1010)
Код номера РОНа (0111)
Смещение
Операнд
в АЛУ
Рг К
БАЗОВО-ИНДЕКСНАЯ АДРЕСАЦИЯ
Рис. 85

Особенности реализации и применения базово-индексной адресации
не ограничивается
обеспечивается
низкое
обеспечивается