Форматы команд

Взаимодействие функциональных блоков процессора при выполнении команд

Работой МП управляет программа, записанная в оперативной памяти ЭВМ. Адрес очередной команды хранится в счетчике команд IP (Instruction Pointer) и в одном из сегментных регистров, чаще всего в CS.

Адрес очередной команды через внутреннюю магистраль МП и интерфейс памяти поступает на шину адреса системной магистрали. Одновременно из устройства управления (УУ) исполнительного блока на шину управления выдается команда (управляющий сигнал) в ОП, предписывающая выбрать число, находящееся по адресу, указанному в системной магистрали. Выбранное число, являющееся очередной командой, поступает из ОП через шину данных системной магистрали, интерфейс памяти, внутреннюю магистраль МП на регистр команд (INST).

Из команды в регистре команд выделяется код операции, который поступает в УУ исполнительного блока для выработки управляющих сигналов, настраивающих микропроцессор на выполнение требуемой операции.

В зависимости от используемого в команде режима адресации организуется выборка необходимых исходных данных.

Любая команда ЭВМ представляет собой некоторую упорядоченную последовательность битов, которая определяет:

1. Операцию, инициируемую этой командой.

2. Адреса операндов, участвующих в этой операции.

Поэтому в большинстве ЭВМ команда имеет операционно-адресную систему:

Код операции

Код адресов (операндов)

В операционной части с точки зрения машинного представления записывается код операции. А в адресной части задается код адресов операндов. Он содержит информацию не только об адресах операндов и результата операции, но и об адресе следующей команды.

Определение. Под форматом команды понимается состав, назначение и расположение отдельных полей команды.

Развитие структуры происходит лишь вследствие уменьшения поля адреса (CISC-процессоры). С появлением RISC процессоров произошел возврат к расширенной адресности системы команд. Говоря о базовом уровне, речь идет о CISC процессорах. Первоначально система команд имела следующий Формат:

КОп

А1

А2

А3

А4

А3:= (А1)*(А2)

СчАК:= А4, где СчАК – счетчик адреса команд, * - операция, (х) – содержимое адреса х.

В каждой команде задается адрес следующей команды (это самый универсальный вариант), но длина такой команды велика. При такой системе команд их можно располагать в любом порядке, но обычно стараются расположить последовательно. Такой порядок называется естественным, но при естественном расположении необходимость в поле А4 отпадает. Следовательно формат приобрел вид:

КОп

А1

А2

А3

А3:= (А1)*(А2)

СчАК:= (СчАК)+1

Даже переход к такому формату слабо уменьшает длину команды. Большинство вычислений имеет рекуррентную схему вычислений, следовательно, систему команд можно сделать двухадресной:

КОп

А1

А2

(А1):= (А1)*(А2)

СчАК:= (СчАК)+1

Такая схема вычислений является основной для современных ЭВМ.

Но развитие шло и в направлении развития процессора и его внутренней памяти, это привело к тому, что в процессорах появились специальные регистры, которые всегда используются в вычислениях.

Таким образом, если использовать аккумуляторный принцип, то для системы команд достаточно использовать один адрес:

Коп

А1

Основная масса команд CISC процессора является одно- и двухадресная. В некоторых случаях команды можно не адресовать, если команда задает операцию над фиксированными адресами (например, действие над аккумуляторами), в формате таких команд адресное поле отсутствует (команда называется безадресной).

Короткие команды предпочтительнее длинных, так как занимают меньше памяти. Любая память ЭВМ характеризуется скоростью передачи (пропускной способностью). Если физическое быстродействие фиксировано, то количество выбираемых из памяти команд, обратно пропорционально длине команды. А значит скорость работы процессора для коротких команд больше, чем для длинных. Короткие команды увеличивают производительность процессора. Для большинства современных ЭВМ процессор работает быстрее памяти, следовательно, чтобы обеспечить высокую производительность, нужно увеличить количество команд, извлекаемых из памяти за один цикл обращения.

Дата добавления: 2014-01-06