28. Формат команды процессораi486 и адресация операндов.
Пространство памяти предназначено для хранения кодов команд и данных, для доступа к которым имеется богатый выбор методов адресации (около 24). Операнды могут находиться во внутренних регистрахпроцессора (наиболее удобный и быстрый вариант). Они могут располагаться всистемной памяти(самый распространенный вариант). Наконец, они могут находиться вустройствах ввода/вывода(наиболее редкий случай). Определение места положенияоперандовпроизводится кодом команды. Причем существуют разные методы, с помощью которых код команды может определить, откуда брать входнойоперанди куда помещать выходнойоперанд. Эти методы называютсяметодами адресации. Эффективность выбранныхметодов адресацииво многом определяет эффективность работы всего процессора в целом.
Прямая или абсолютная адресация.Физический адрес операнда содержится в адресной части команды. Формальное обозначение:
Операндi = (Аi),
где Аi– код, содержащийся вi-мадресном поле команды.
Рис. 9.1 Прямая адресация
Пример: mov al,[2000] – передать операнд, который содержится по адресу 2000h в регистр AL.
Add R1,[1000] – сложить содержимое регистра R1 с содержимым ячейки памяти по адресу 1000h и результат переслать в R1.
Допускается использование прямой адресациипри обращении, как к основной, так и к регистровой памяти.
Непосредственная адресация. В команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд.
Операндi= Аi.
Рис. 9.2 Непосредственная адресация
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.
Пример: mov eax,0f0f0f0f0– загрузить константу 0f0f0f0f0hв регистрeax.
Косвенная (базовая) адресация. Адресная часть команды указывает адрес ячейки памяти (рис. 7.3,а) или номер регистра (рис. 7.3,б), в которых содержится адрес операнда:
Операндi = ((Аi)).
Рис. 9.3 Косвенная адресация
Применение косвенной адресацииоперанда из оперативной памяти при хранении его адреса в регистровой памяти существенно сокращает длину поля адреса, одновременно сохраняя возможность использовать для указания физического адреса полную разрядность регистра. Недостаток этого способа – необходимо дополнительное время для чтения адреса операнда. Вместе с тем он существенно повышает гибкость программирования. Изменяя содержимое ячейки памяти или регистра, через которые осуществляется адресация, можно, не меняя команды в программе, обрабатывать операнды, хранящиеся по разным адресам.Косвенная адресацияне применяется по отношению к операндам, находящимся в регистровой памяти.
Пример: mov al,[ecx]– передать в регистрALоперанд (содержимое) ячейки памяти, адрес которой находится в регистреECX.
Предоставляемые косвенной адресациейвозможности могут быть расширены, если в системе команд ЭВМ предусмотреть определенные арифметические и логические операции над ячейкой памяти или регистром, через которые выполняется адресация, например увеличение или уменьшение их значения на единицу (и не только на 1).
В этом случае речь идет о базовой адресации со смещением.
Пример: mov eax,[eci+4]– передать вEAXоперанд, который содержится по адресуECIсо смещением плюс 4.
Иногда, адресация, при которой после каждого обращения по заданному адресу с использованием механизма косвенной адресация, значение адресной ячейки автоматически увеличивается на длину считываемого операнда, называетсяавтоинкрементной.Адресация с автоматическим уменьшением значения адресной ячейки называетсяавтодекрементной.
Регистровая адресация. Предполагается, что операнд находится во внутреннем регистре процессора.
Например: mov eax,cr0– передать вEAXсодержимоеCR0 или
mov ecx,ecx– сбросить регистрECX.
Индексная адресация(со смещением) – содержимое РОН используется в качестве компоненты эффективного адреса (как правило, работа с массивами).
Пример: sub array [esi],2– вычесть 2 из элемента массива, на который указывает регистрESI.
Относительная адресация.Этот способ используется тогда, когда память логически разбивается на блоки, называемые сегментами. В этом случае адрес ячейки памяти содержит две составляющих: адрес начала сегмента (базовый адрес) и смещение адреса операнда в сегменте. Адрес операнда определяется как сумма базового адреса и смещения относительно этой базы:
Операндi = (базаi + смещениеi).
Для задания базового адреса и смещения могут применяться ранее рассмотренные способы адресации. Как правило, базовый адрес находится в одном из регистров регистровой памяти, а смещение может быть задано в самой команде или регистре.
Рассмотрим два примера.
Адресное поле команды состоит из двух частей, в одной указывается номер регистра, хранящего базовое значение адреса (начальный адрес сегмента), а в другом адресном поле задается смещение, определяющее положение ячейки относительно начала сегмента. Именно такой способ представления адреса обычно и называют относительной адресацией.
Рис. 9.4 Относительная адресация
Первая часть адресного поля команды также определяет номер базового регистра, а вторая содержит номер регистра, в котором находится смещение. Такой способ адресации чаще всего называют базово-индексным.
Рис. 9.5 Базово-индексная адресация
Главный недостаток относительной адресации– большое время вычисления физического адреса операнда. Но существенное преимущество этогоспособа адресациизаключается в возможности создания "перемещаемых" программ – программ, которые можно размещать в различных частях памяти без изменения команд программы. То же относится к программам, обрабатывающим по единому алгоритму информацию, расположенную в различных областях ЗУ. В этих случаях достаточно изменить содержимое базового адреса начала команд программы или массива данных, а не модифицировать сами команды. По этой причинеотносительная адресацияоблегчает распределение памяти при составлении сложных программ и широко используется при автоматическом распределении памяти в мультипрограммных вычислительных системах.