8) Машинний код і кодування інструкцій типового комп’ютера.

Щоб застосувати концепцію збереженої програми, процесори проектуються на розпізнавання інструкції, закодованих як бітові шаблони

Цей набір інструкцій, а також система кодування називається машинним кодом

Інструкція, виражена даною мовою називається інструкцією машинного рівня або, частіше, машинною інструкцією

Розглянемо, як кодуються інструкції типового комп'ютера

Машина, яку ми будемо використовувати для нашого обговорення узагальнено на рис. 3.4

Вона має 16 регістрів загального призначення і 256 основних елементів пам'яті, кожен з яких ємністю вісім біт

З метою формування посилань

ми присвоюємо регістрам значення від 0 до 15 і

адреси комірок пам'яті від 0 до 255 значень

Для зручності ми записуємо ці мітки і адреси у вигляді значень, представлених в двійковій системі числення та

стискаємо отримані бітові шаблони з використанням шістнадцяткової системи числення

Таким чином, регістри нумеруються від 0 до F, і комірки пам'яті адресуються від 00 до FF

9) Формат поля операндів.

Поле операнду кожної інструкції в нашій ілюстративний машина складається з трьох шістнадцяткових цифр (12 біт),

і в кожному випадку (за винятком інструкції HALT, яка не потребує подальшого уточнення), пояснення загальної інструкції надається оп-кодом

Наприклад (рис. 3.6), якщо перша шістнадцяткова цифра з інструкції була 3 (оп-код для зберігання вмісту регістру), то наступна шістнадцяткова цифра інструкції буде вказувати регістр для зберігання, і дві останні шістнадцяткові цифри визначатимуть, елементи пам'яті для отримання даних

Таким чином, STORE 35A7 (шістнадцятковий код) буде перетворено в інструкцію "зберегти шаблон бітів регістру 5 в елементі пам'яті, з адресою А7"

Зверніть увагу, як використання шістнадцятковій спрощує нашу дискусію. Насправді, інструкція 35A7 є двійковим шаблоном 0011010110100111

10) Загальний процес виконання програми.

Комп'ютер виконує програми, які зберігаються в його пам'яті шляхом копіювання інструкцій з пам'яті в вузол управління в міру їх необхідності

При надходженні до вузла управління, кожна команда декодується і виконується

Порядок, в якому інструкції отримуються з пам'яті відповідає

порядку, в якому інструкції зберігаються в пам'яті, якщо інше не визначено інструкцією JUMP

Щоб зрозуміти, як відбувається загальний процес виконання, необхідно більш уважно подивитися на вузол управління всередині процесора

У цьому елементі знаходиться два регістри спеціального призначення:

Регістр команд використовується для зберігання інструкцій, які виконуються

Лічильник команд містить адресу наступної інструкції для виконання, тим самим, виступає як машинний спосіб відстеження місця виконання програми

Вузол управління виконує свою роботу, постійно повторюючи алгоритм, який проходить через трьох-ступеневий процес, відомий як машинний цикл

На етапі вибірки, вузол управління надсилає запит до основної пам'яті з вимогою надання інструкції, яка зберігається за адресою, вказаною у програмному лічильнику

Так як кожна команда нашої машини складається з двох байтів, цей процес вибірки включає в себе отримання вмісту двох комірок пам'яті з оперативної пам'яті

Вузол управління розміщує отримані інструкції у відповідних регістрах команд, а потім збільшує програмний лічильник на два, таким чином зберігаючи адресу наступної команди, яка знаходиться в пам'яті

Відповідно, програмний лічильник є готовим до наступного циклу вибірки

11) Машинний цикл виконання програми.