Лекция 5 по архитектуре компьютеров. Типы, форматы, структуры команд. Адресация

Сентябрь 7, 2022

Главная
Алгебра
Лекция 5 по архитектуре компьютеров. Типы, форматы, структуры команд. Адресация

Содержание

2. Команды пересылки данных Наиболее распространенный тип машинных команд. В таких командах должна содержаться следующая информация: адреса
3. Команды арифметической и логической обработки Для каждой формы представления чисел обычно предусматривается некий стандартный набор операций.
4. Команды арифметической и логической обработки Стандартный набор операций над целыми числами : двухместные арифметические операции (+,
5. Логические операции и сдвиги Минимальный набор поддерживаемых логических операций – это «НЕ»,«И», «ИЛИ» и сложение по
6. Команды управления потоком команд Три типа команд, способных изменить последовательность вычислений: безусловные переходы; условные переходы (ветвления);
7. Команды ввода/вывода Могут быть подразделены на команды управления периферийным устройством (ПУ), проверки его состояния, ввода и
8. Форматы команд Типовая команда, в общем случае, должка указывать: подлежащую выполнению операцию; адреса исходных данных (операндов),
9. Возможные структуры машинных команд Адресность – количество адресов, включаемых в адресную часть команды
10. Способы адресации операндов Исполнительный адрес операнда (Амп) – двоичный код номера ячейки памяти, служащей источником или
11. Непосредственная адресация При непосредственной адресации (НА) в адресном поле команды вместо адреса содержится непосредственно сам операнд.
12. Прямая адресация Исполнительный адрес операнда совпадает с кодом в адресной части команды. Недостатки: ограниченный размер адресного
13. Косвенная адресация В ограниченном адресном поле команды указывается адрес ячейки, содержащей полноразрядный исполни-тельный адрес операнда Содержимое
14. Регистровая адресация Аналог прямой адресации с той разницей, что адресное поле инструкции указывает не на ячейку
15. Косвенная регистровая адресация Косвенная адресация, где исполнительный адрес операнда хранится не в ячейке основной памяти, а
16. Адресация со смещением При адресации со смешением исполнительный адрес формируется в результате суммирования содержимого адресного поля
17. Относительная адресация Для получения исполнительного адреса операнда содержимое подполя Ак команды складывается с содержимым счетчика команд.
18. Базовая регистровая адресация Регистр, называемый базовым, содержит полноразрядный адрес, а подполе АС, - смешение относительно этого
19. Базовая регистровая адресация Регистр, называемый базовым, содержит полноразрядный адрес, а подполе АС, - смешение относительно этого
20. Индексная адресация При индексной адресации (ИА) подполе АС содержит адрес ячейки памяти, а регистр (указанный явно
21. В большинстве ЭВМ увеличение или уменьшение содержимого индексного регистра до или после обращения к нему осуществляется
23. Скачать презентацию

Слайд 2

Команды пересылки данных
Наиболее распространенный тип машинных команд.
В таких командах

должна содержаться следующая информация:
адреса источника и получателя операндов;
длина подлежащих пересылке данных (вбайтах или словах), заданная явно или косвенно;
способ адресации каждого из операндов.
Пересылочные операции внутри процессора имеют тип «регистр-регистр». Передачи между процессором и памятью относятся к типу «регистр-память», а пересылки в памяти— к типу «память-память».

Слайд 3

Команды арифметической и логической обработки
Для каждой формы представления чисел обычно предусматривается

некий стандартный набор операций.
Выполнение арифметических и логических операций сопровождается формированием в АЛУ признаков (флагов), характеризующих этот результат.
Часто фиксируемые признаки:
Z (Zero) – нулевой результат;
N (Negative) – отрицательный результат;
V(oVerflow) – переполнение разрядной сетки;
С (Carry) – наличие переноса.

Слайд 4

Команды арифметической и логической обработки
Стандартный набор операций над целыми числами :
двухместные

арифметические операции (+, -, *, /);
одноместные арифметические операции (-, abs);
операции сравнения (=, <>, >, <, <=, >=).
Часто дополняется такими операциями, как вычисление остатка от целочисленного деления, сложение с учетом переноса, вычитание с учетом заема, увеличение значения операнда на единицу (инкремент), уменьшение значения операнда на единицу (декремент).

Стандартный набор операций над работы с числами, представленными в форме с плавающей запятой
основные арифметические операции;
операции сравнения;
операции преобразования:
формы представления (между фиксированной и плавающей запятой),
формата представления (с одинарной и двойной точностью).

Слайд 5

Логические операции и сдвиги
Минимальный набор поддерживаемых логических операций – это «НЕ»,«И»,

«ИЛИ» и сложение по модулю 2.

Слайд 6

Команды управления потоком команд
Три типа команд, способных изменить последовательность вычислений:
безусловные переходы;
условные

переходы (ветвления);
вызовы процедур и возвраты из процедур.

Слайд 7

Команды ввода/вывода
Могут быть подразделены на команды управления периферийным устройством (ПУ), проверки

его состояния, ввода и вывода.
В современных персональных компьютерах ис-пользуются три различные схемы ввода-вывода:
1.Программируемый ввод-вывод с активным ожиданием.
2.Ввод-вывод с управлением по прерываниям.
3.Ввод-вывод с прямым доступом к памяти.

Слайд 8

Форматы команд
Типовая команда, в общем случае, должка указывать:
подлежащую выполнению операцию;
адреса исходных

данных (операндов), над которыми выполняется операция;
адрес, по которому должен быть помещен результат операции.
В соответствии с этим команда состоит из двух частей: операционной и адресной.
Формат команды определяет ее структуру, то есть количество двоичных разрядов, отводимых под всю команду, а также количество н расположение отдельных полей команды. Полем называется совокупность двоичных разрядов, кодирующих составную часть команды.

Слайд 9

Возможные структуры машинных команд
Адресность – количество адресов, включаемых в адресную часть

команды

Слайд 10

Способы адресации операндов
Исполнительный адрес операнда (Амп) – двоичный код номера ячейки

памяти, служащей источником или приемником операнда.
Адресный код команды (АК) – двоичный код в адресном поле команды, из которого необходимо сформировать исполнительный адрес операнда,
Способ адресации — это способ формирования исполнительного адреса операнда по адресному коду команды. Как правило определяется кодом операции, но может быть задан явно. В таком случае операционная часть команды может содержать не только поле кода операции (КОП), но и поле для задания способа адресации (СА).
В современных ЭВМ обычно имеется возможность приложения нескольких различных способов адресации операндов к одной и той же операции.

Слайд 11

Непосредственная адресация
При непосредственной адресации (НА) в адресном поле команды вместо адреса

содержится непосредственно сам операнд. Этот способ может применяться при выполнении арифметических операции, операций сравнения, а также для загрузки констант в регистры.

Непосредственная адресация позволяет повысить скорость выполнения операции, так как в этом случае вся команда, включая операнд, считывается из памяти одновременно и на время выполнения команды хранится в процессоре в специальном регистре команд (РК). Однако при использовании непосредственной адресации появляется зависимость кодов команд от данных, что требует изменения программы при каждом изменении непосредственного операнда.

Слайд 12

Прямая адресация
Исполнительный адрес операнда совпадает с кодом в адресной части команды.
Недостатки:

ограниченный размер адресного пространства, так как для адресации к памяти большой емкости нужно «длинное» адресное поле;
адрес, указанный в команде, не может быть изменен в процессе вычислений, что ограничивает возможности по произвольному размещению программы в памяти.

Слайд 13

Косвенная адресация
В ограниченном адресном поле команды указывается адрес ячейки, содержащей полноразрядный

исполни-тельный адрес операнда
Содержимое адресного поля команды остается неизменным, в то время как косвенный адрес в процессе выполнения программы можно изменять. Это позволяет проводить вычисления, когда адреса операндов заранее неизвестны и появляются лишь в процессе решения задачи.
Недостатки:
необходимость в двукратном обра-щении к памяти: сначала для извлечения адреса операнда, а затем для обращения к операнду;
задействуется лишняя ячейка памяти для хранения исполнительного адреса операнда..

Слайд 14

Регистровая адресация
Аналог прямой адресации с той разницей, что адресное поле инструкции

указывает не на ячейку памяти, а на регистр процессора.
Преимущества:
короткое адресное поле в команде;
и исключение обращений к памяти
Недостаток:
возможности по использованию ограничены малым числом РОН и составе процессора.

Слайд 15

Косвенная регистровая адресация
Косвенная адресация, где исполнительный адрес операнда хранится не

в ячейке основной памяти, а в регистре процессора.
Достоинства и ограничения косвенной регистровой адресации те же, что и у обычной косвенной адресации, но благодаря тому, что косвенный адрес хранится не в памяти, а в регистре, для доступа к операнду требуется на одно обращение к памяти меньше.

Слайд 16

Адресация со смещением
При адресации со смешением исполнительный адрес формируется в результате

суммирования содержимого адресного поля команды с содержимым одного или нескольких регистров процессора.

Адресация со смещением предполагает, что адресная часть команды включает в себя как минимум одно поле (Ак). Константа может представлять собой некий базовым адрес, к которому добавляется хранящееся в регистре смещение. Допустим и противоположный подход: базовый адрес находится в регистре процессора, а в поле Ак указывается смещение относительно этого адреса.

Слайд 17

Относительная адресация
Для получения исполнительного адреса операнда содержимое подполя Ак команды складывается

с содержимым счетчика команд. В момент вычисления исполнительного адреса операнда в счетчике команд может уже быть сформирован адрес следующей команды, что нужно учитывать при выборе величины смещения. Обычно подполе Ак трактуется как двоичное число в дополнительном коде.
Главное достоинство данного способа адресации состоит в том, что он делает программу перемещаемой в памяти: независимо от текущего расположения программы в адресном пространстве взаимное положение команды и операнда остается неизменным.

Слайд 18

Базовая регистровая адресация
Регистр, называемый базовым, содержит полноразрядный адрес, а подполе АС,

- смешение относительно этого адреса. Ссылка на базовый регистр может быть явной или неявной.
Базовую регистровую адресацию обычно используют для доступа к элементам массива, положение которого в памяти в процессе вычислений может меняться. В базовый регистр заносится начальный адрес массива, а адрес элемента массива указывается в подполе АС команды в виде смещения относительно печатного адреса массива. Достоинство данного способа адресации в том, что смещение имеет меньшую длину, чем полный адрес, и это позволяет сократить длину адресного поля команды.

Слайд 19

Базовая регистровая адресация
Регистр, называемый базовым, содержит полноразрядный адрес, а подполе АС,

- смешение относительно этого адреса. Ссылка на базовый регистр может быть явной или неявной.
Более типичен случаи, когда в роли базового регистра выступает один из регистров общего назначения, тогда его номер явно указывается в подполе R команды.

Базовую регистровую адресацию обычно используют для доступа к элементам массива, положение которого в памяти в процессе вычислений может меняться. В базовый регистр заносится начальный адрес массива, а адрес элемента массива указывается в подполе АС команды в виде смещения относительно печатного адреса массива. Достоинство данного способа адресации в том, что смещение имеет меньшую длину, чем полный адрес, и это позволяет сократить длину адресного поля команды.

Слайд 20

Индексная адресация
При индексной адресации (ИА) подполе АС содержит адрес ячейки

памяти, а регистр (указанный явно или неявно) – смещение относительно этого адреса. Поскольку при индексной адресации в поле АС находится полноразрядный адрес ячейки памяти, играющий роль базы, длина этого поля больше, чем при базовой регистровой адресации.

Слайд 21

В большинстве ЭВМ увеличение или уменьшение содержимого индексного регистра до

или после обращения к нему осуществляется автоматически как часть машинного цикла. Такой прием называется автоиндексированием. Если для индексном адресации используются специально выделенные регистры, автоиндексирование может производиться неявно и автоматически. При задействовании для хранения индексов регистров общего назначения необходимость операции автоиндексировання должна указываться в команде специальным битом.
Автоиндексирование с увеличением содержимого индексного регистра носит название автоинкрементной адресации и может быть описано следующим образом:
АИСП = АС + (R), или , АИСП = АС + (R).
В первом варианте, увеличение содержимого индексного регистра происходит после формирования исполнительного адреса, и этот способ называется постинкрементным автоиндексированием. Во втором случае сначала производится увеличение содержимого индексного регистра, и уже новое значение используется для формирования исполнительного адреса. Тогда говорят о преинкрементном автоиндексировании.
Аналогично реализуется автоиндексирование с уменьшением содержимого индексного регистра. Оно носит название автодекрементной адресации. Здесь также возможны два варианта, отличающиеся последовательностью выполнения операции уменьшения содержимого индексного регистра и вычисления исполнительного адреса; постдекрементное автоиндексирование и предекрементное автоиндексирование
Интересным и весьма полезным является еще один вариант индексной адресации — индексная адресация с масштабированием и смещением: содержимое индексного регистра умножается на масштабный коэффициент и суммируется с АС. Масштабным коэффициент может принимать значения 1, 2, 4 или 8. для чего в адресной части команды выделяется дополнительное поле. Описанный способ адресации реализован, например, в микропроцессорах фирмы Intel.

Лекция 5 по архитектуре компьютеров. Типы, форматы, структуры команд. Адресация

Содержание

Команды пересылки данных Наиболее распространенный тип машинных команд. В таких командах

Команды арифметической и логической обработкиДля каждой формы представления чисел обычно предусматривается

Команды арифметической и логической обработкиСтандартный набор операций над целыми числами :двухместные

Логические операции и сдвигиМинимальный набор поддерживаемых логических операций – это «НЕ»,«И»,

Команды управления потоком командТри типа команд, способных изменить последовательность вычислений:безусловные переходы;условные

Команды ввода/выводаМогут быть подразделены на команды управления периферийным устройством (ПУ), проверки

Форматы командТиповая команда, в общем случае, должка указывать:подлежащую выполнению операцию;адреса исходных

Возможные структуры машинных командАдресность – количество адресов, включаемых в адресную часть

Способы адресации операндовИсполнительный адрес операнда (Амп) – двоичный код номера ячейки

Непосредственная адресацияПри непосредственной адресации (НА) в адресном поле команды вместо адреса

Прямая адресацияИсполнительный адрес операнда совпадает с кодом в адресной части команды.Недостатки:

Косвенная адресацияВ ограниченном адресном поле команды указывается адрес ячейки, содержащей полноразрядный

Регистровая адресацияАналог прямой адресации с той разницей, что адресное поле инструкции

Косвенная регистровая адресация Косвенная адресация, где исполнительный адрес операнда хранится не

Адресация со смещениемПри адресации со смешением исполнительный адрес формируется в результате

Относительная адресацияДля получения исполнительного адреса операнда содержимое подполя Ак команды складывается

Базовая регистровая адресацияРегистр, называемый базовым, содержит полноразрядный адрес, а подполе АС,

Базовая регистровая адресацияРегистр, называемый базовым, содержит полноразрядный адрес, а подполе АС,

Индексная адресация При индексной адресации (ИА) подполе АС содержит адрес ячейки

В большинстве ЭВМ увеличение или уменьшение содержимого индексного регистра до

Похожие презентации

Команды пересылки данных
Наиболее распространенный тип машинных команд.
В таких командах

Команды арифметической и логической обработки
Для каждой формы представления чисел обычно предусматривается

Команды арифметической и логической обработки
Стандартный набор операций над целыми числами :
двухместные

Логические операции и сдвиги
Минимальный набор поддерживаемых логических операций – это «НЕ»,«И»,

Команды управления потоком команд
Три типа команд, способных изменить последовательность вычислений:
безусловные переходы;
условные

Команды ввода/вывода
Могут быть подразделены на команды управления периферийным устройством (ПУ), проверки

Форматы команд
Типовая команда, в общем случае, должка указывать:
подлежащую выполнению операцию;
адреса исходных

Возможные структуры машинных команд
Адресность – количество адресов, включаемых в адресную часть

Способы адресации операндов
Исполнительный адрес операнда (Амп) – двоичный код номера ячейки

Непосредственная адресация
При непосредственной адресации (НА) в адресном поле команды вместо адреса

Прямая адресация
Исполнительный адрес операнда совпадает с кодом в адресной части команды.
Недостатки:

Косвенная адресация
В ограниченном адресном поле команды указывается адрес ячейки, содержащей полноразрядный

Регистровая адресация
Аналог прямой адресации с той разницей, что адресное поле инструкции

Косвенная регистровая адресация
Косвенная адресация, где исполнительный адрес операнда хранится не

Адресация со смещением
При адресации со смешением исполнительный адрес формируется в результате

Относительная адресация
Для получения исполнительного адреса операнда содержимое подполя Ак команды складывается

Базовая регистровая адресация
Регистр, называемый базовым, содержит полноразрядный адрес, а подполе АС,

Базовая регистровая адресация
Регистр, называемый базовым, содержит полноразрядный адрес, а подполе АС,

Индексная адресация
При индексной адресации (ИА) подполе АС содержит адрес ячейки