Прямые способы адресации

Адресация данных и команд.

Любая машинная команда - машинный код, который определяет:

- операцию;

- указывает на данные.

В адресной части команды хранится адресный код. В большинстве случаев фактическое обращение к данным происходит по физическому (исполнительному) адресу. Обычно физический адрес не совпадает с адресным полем команды, но зависит от него. В общем случае происходит преобразование из адресного кода в физический код - режим (способ) адресации.

Способы адресации являются одним из основных архитектурных признаков. В настоящее время известно более двух десятков различных способ адресации и их модификации. Все известные способы адресации данных разделены на две большие группы – прямые и не прямые.

При прямых способах адресации либо накопительный адрес операнда, либо сам операнд, находятся непосредственно по адресному коду без всякого преобразования. Не прямые способы требуют выполнения процедур формирования физического адреса по адресному коду, для этого в ЭВМ встраивается специальный адресный механизм.

1. Неявная адресация. В таких командах явного адресного поля нет (нуль адресная команда). Операнд задается кодом операции. Обычно такой способ адресации используется для фиксированных программно доступных регистров процессора (аккумуляторный принцип).

2. Непосредственная адресация. В адресном поле фактически указывается не адресный код, а сам операнд. Этот способ не требует дополнительных обращений к памяти за операндами, но адресное поле должно иметь длину операнда. Обычно применяется для задания констант вычисления.

3. Абсолютная (прямая) адресация - характеризуется тем, что в адресном поле, задается полный адрес памяти, где хранится операнд. В этом случае. длина адресного поля и емкость оперативной памяти связаны между собой соотношением. m = ]log2 Еm[. Если Em очень большая, то длина адресного поля в команде большая. Способ абсолютной адресации данных - тормоз в развитии применения компьютеров. Он не позволяет загружать данные в любое место памяти. В современных условиях применяются в ограниченном количестве (при загрузке драйверов).

Все современные ЭВМ используют массу способов непрямой адресации. Они позволяют обеспечить мобильность программных средств.

Непрямые способы адресации:

1. Базирование (относительная адресация). Процедура формирования исполнительного адреса: Аисп = Абаза + <смещение>. Для реализации этого способа в ЭВМ выделяются специальные ячейки, которые выполняют функции базовых регистров. В общем случае в ЭВМ может быть несколько базовых регистров. Тогда адресные код включает в себя два поля:

B

Disp

В - адрес регистра базирования, Disp - смещение.

В общем случае исполнительный адрес формируется соотношением:

Смещение, которое задается, может быть длиннее длины адреса, но может быть и короче. С точки зрения длины команды короткое смещение предпочтительнее. Базирование, как способ адресации требует наличие сумматора в адресном устройстве. Вследствие чего очень часто в адресных механизмах операцию суммирования сводят к операции конкатенации (присоединительная адресация). Правда, в этом случае, как правило, накладываются определенные ограничения на регистры базирования. Связано это с тем, что базовый разряд определяет только старшие разряды исполнительного адреса, младшие разряды всегда равны нулю.

Аисп = (B).Disp

Время вычисления адреса значительно улучшается. Любая схема базирования обеспечивает перемещение программ по памяти ЭВМ. Для ее исполнения в области памяти необходимо только установить базовый адрес. Относительная адресация облегчает задачу программирования различными программистами. В простейшем случае в компьютере регистр базирования единственен, следовательно, в адресном коде отсутствует адресация. На каждом шаге выполнения программы, как минимум необходимо два регистра базирования. Один для задания базового адреса программы, второй для базирования массивов данных. Минимальное число регистров базирования один, но реально нужно четыре-восемь.

2. Косвенная адресация. При косвенной адресации адресный код в команде содержит не адрес самого операнда, а содержит адрес памяти, где хранится адрес операнда. Можно сказать, что адресный код - это адрес адреса. В самом простом варианте исполнительный адрес при косвенной адресации имеет следующий вид: Аисп = (M[Ak]), где M - адрес памяти, Ak - содержимое. В общем случае может использоваться много ступенчатая косвенная адресация. Ak→Ak1→Ak2→...→Aисп→операнд. Количество обращений к памяти для получения операнда, характеризует глубину косвенной адресации. Минимальное число обращений для получения операнда - два. Для получения исполнительного адреса не требуется арифметическая обработка. Фактически нахождение операнда - процедура целенаправленного поиска. Косвенная адресация позволяет без изменения самой команды обрабатывать ей различные данные, так как фактически другие операнды находятся в памяти, а не в команде, значит можно обрабатывать линейные структуры данных. Косвенная адресация позволяет загружать программу в произвольное место памяти.

Недостатки косвенной адресации: Если указатели косвенного адреса указывают на исполнительный адрес в памяти, то резко замедляется скорость данной адресации. Обычно используют разновидность косвенной адресации, когда указатель косвенного адреса - это адрес регистра процессора (укороченная адресация).

Дата добавления: 2013-12-12