Теги и дескрипторы. Самоопределяемые данные

Данные типа указатель

Символьные данные

Поддерживаются строки символов в коде ASCII и арифметические операции (сложение, умножение) над ними (рис. 4.6). На каждый символ ASCII отводится по восемь бит. Поддержка осуществляется блоком АЛУ.

Рис.4.6. Символьные данные

Указатель содержит величину, которая определяет адрес фрагмента данных. Поддерживается два типа указателей, приведенных на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Структура описания данных: а) с теговой организацией памяти; б) дескриптор данных

длинный указатель (дальний) – смещение (32 разряда) + селектор (16 разрядов);

короткий указатель (ближний) – смещение (32 разряда).

Дальний указатель применяется в том случае, когда программа передает управление в другой сегмент памяти. Такой указатель с помощь селектора определяет новый сегмент и 32-битное смещение внутри этого сегмента. Ближний указатель – это 32-битное смещение, то есть расстояние в байтах от базы того сегмента, в котором находится нужный операнд.

Одним из эффективных средств совершенствования архитектуры современных ЭВМ является теговая организация памяти, при которой каждое хранящееся в памяти (или регистре) слово снабжается указателем - тегом (рис. 4.8,а).

Тег определяет тип данных - целое двоичное число, число с плавающей точкой, десятичное число, адрес, строка символов, дескриптор и т.д. В поле тега обычно указывается не только тип, но и длина (формат) и некоторые другие его параметры. Теги формируются компилятором.

Наличие тегов придает хранящимся в машине данным свойство самоопределяемости, вносящее принципиальные особенности в архитектуру и функционирование ЭВМ.

В обычных ЭВМ, соответствующих классической модели фон Неймана, тип данных - операндов и их формат задаются кодом операции команды, а в ряде случаев размер (формат) определяется следующими полями команды.

Теговая организация памяти, напротив, позволяет достигнуть инвариантности команд относительно типов и форматов операндов, что приводит к значительному сокращению набора команды машины.

Другие преимущества теговой организации памяти ЭВМ:

¨ упрощается и делается более регулярной структура процессора;

¨ облегчается работа программиста, в том числе при отладке программ;

¨ упрощаются компиляторы и сокращаются временные затраты на компиляцию (так как отпадает необходимость выбора типа команды в зависимости от типов данных);

¨ облегчается обнаружение ошибок, связанных с некорректным заданием типа данных (например, при попытке сложить адрес с числом с плавающей точкой);

¨ теговая организация памяти способствует реализации принципа независимости программ от данных;

¨ использование тегов приводит к экономии памяти, так как в программах обычных машин имеется большая информационная избыточность на задание типов и размеров операндов при их использовании несколькими командами.

Недостатки теговой организации памяти - некоторое замедление работы процессора из-за того, что установление соответствия типа команды типу данных, в обычных ЭВМ выполняемое на этапе компиляции, при использовании тегов переносится на этап выполнения программы.

В архитектуре некоторых ЭВМ используются дескрипторы - служебные слова, содержащие описание массивов данных и команд, причем дескрипторы могут употребляться как в машинах с теговой организацией памяти, так и без тегов.

Дескриптор содержит сведения о размере массива данных, его местоположении (в ОП или внешней памяти), адресе начала массива, типе данных, режиме защиты данных (например, запрет записи в ячейки массива) и некоторых других параметрах данных. Отметим, что задание в дескрипторе размера массива позволяет контролировать выход за границу массива при индексации его элементов. На рис. 4.8 в качестве примера представлен один из видов дескрипторов - дескриптор данных.

Дескриптор содержит специфический тег - ТДс, указывающий, что данное слово является дескриптором определенного вида; Ук - группа указателей; А - адрес начала массива данных; L - длина массива; X - индекс.

Использование в архитектуре ЭВМ дескрипторов подразумевает, что обращение к информации в памяти производится через дескрипторы, которые при этом можно рассматривать как дальнейшее развитие аппарата косвенной адресации.

Адресация информации в памяти может осуществляться с помощью цепочки дескрипторов, при этом реализуется многоступенчатая косвенная адресация. То есть адресная часть дескриптора содержит адрес начала массива других дескрипторов, в адресной части каждого из которых содержится в свою очередь, адрес начала массива дескрипторов данных.

Рис. 4.8. Описание двумерного массива данных древовидной структурой дескрипторов: ТДс и ТДн – теги дескрипторов и данных.

Дата добавления: 2014-11-16