Форматы команд

Команда состоит из кода операции и некоторой дополнительной информации, например, откуда поступают операнды и куда должны отправляться результаты. Процесс определения, где находятся операнды (то есть их адреса), называется адресацией.

На рисунке 5.5 показано несколько возможных форматов для команд второго уровня. Команды всегда содержат код операции, который сообщает, какие действия выполняет команда. В команде может присутствовать ноль, один, два или три адреса.

Рис. 5.5. Четыре формата команд.

В одних машинах все команды имеют одинаковую длину; в других команды могут быть разной длины. Команды могут быть короче слова, длиннее слова или быть равными слову по длине. Если все команды одной длины, то это упрощает декодирование, но часто требует большего пространства, поскольку все команды должны быть такой же длины, как самая длинная.

Критерии разработки для форматов команд

Если разработчикам нужно выбрать форматы команд для их машины, они должны рассмотреть ряд факторов.

Если речь идет об одинаковых машинах, то лучше иметь короткие команды, чем длинные. Одна очень важная причина минимизации длины команд, и она становится все важнее с увеличением скорости работы процессоров: пропускная способность памяти (число битов в секунду, которое память может предоставлять). Если пропускная способность кэш-памяти команд составляет t бит/с, а средняя длина команды r битов, то кэш-память способна передавать самое большее t/r команд в секунду. Отметим, что это верхний предел скорости, с которой процессор может выполнять команды, хотя в настоящее время предпринимаются попытки преодолеть этот барьер. Ясно, что скорость, с которой могут выполняться команды (то есть скорость работы процессора), может ограничиваться длиной команд. Чем короче команды, тем быстрее работает процессор.

Второй критерий разработки — достаточный объем пространства в формате команды для выражения всех требуемых операндов. Машина с 2ⁿ операциями и со всеми командами менее n битов невозможна. В этом случае в коде операции не было бы достаточно места для того, чтобы указать, какая нужна команда.

Третий критерий связан с числом битов в адресном поле.

Форматы команд процессора Pentium II

Форматы команд процессора Pentium II очень сложны и нерегулярны. Они содержат до шести полей разной длины, пять из которых факультативны. Общая модель показана на рис. 5.9. Эта ситуация сложилась из-за того, что архитектура развивалась на протяжении нескольких поколений и ранее в нее были включены не очень удачно выбранные характеристики. Из-за требования обратной совместимости позднее их нельзя было изменить.

Рис. 5.9 Форматы команд процессора Pentium II

Форматы команд процессора UltraSPARC II

Архитектура команд процессора UltraSPARC II состоит из 32-битных команд, выровненных в памяти. Команды очень просты. Каждая из них определяет только одно действие. Типичная команда указывает два регистра, из которых поступают входные операнды, и один выходной регистр. Вместо одного из регистров коман- да может использовать константу со знаком. При выполнении команды LOAD два регистра (или один регистр и 13-битная константа) складываются вместе для определения адреса памяти, который нужно считать. Данные оттуда записываются в другой указанный регистр.

Изначально машина SPARC имела ограниченное число форматов команд. Они показаны на рис. 5.10.

Рис. 5.10. Изначальные форматы команд процессора SPARC

Форматы команд JVM

Большинство форматов команд машины JVM чрезвычайно просты. Все форматы показаны на рис. 5.11. Их простота объясняется тем, что машина JVM сравнительно новая.

Рис. 5.11. Форматы команд JVM

Дата добавления: 2014-01-20