Команды микропроцессора. Система команд
Алгоритм — строго определенная последовательность действий, направленная на достижение заданного результата.
Программа — запись алгоритма с использованием языка программирования.
При рассмотрении основных принципов построения микропроцессора, любой алгоритм может быть представлен в виде последовательности простейших действий. Следовательно, программа, описывающая алгоритм на языке программирования, должна быть преобразована в этот набор простейших действий.
|
Рис. 1.
Действие по обработке информации называется операцией, например:
—
операция
возведения в квадрат (
— операнд,
—
результат операции);
=
—
операция дифференцирования (
— операнд,
—
оператор).
В качестве примера описания операции в виде последовательности простейших действий рассмотрим сложение двоичных чисел на примере одного разряда двоичного числа (рис. 2)
|
Рис. 2.
Представим операцию в следующем виде (рис. 3)
|
Рис. 3.
Здесь
и
—
значения соответствующего разряда
в первом и втором слагаемом,
—
перенос из младшего разряда,
—
значение соответствующего разряда
суммы,
—
значение переноса в старший разряд.
Рассматриваемая операция может быть представлена таблицей:
Таблица 1
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Таким образом, операция сложения одного двоичного разряда сводится к поиску по указанной таблице выходных значений и для заданной на входе сумматора комбинации , , .
Команда — указание микропроцессору выполнить некоторое действие. Команда должна включать информацию об операндах и описание самой операции, которую необходимо выполнить. Структура команды получила название "формат команды" (рис. 4).
|
Рис. 4.
Так как описание операции может быть достаточно громоздким, нецелесообразно иметь его непосредственно в составе команды. Учитывая, что каждый микропроцессор способен выполнить ограниченное количество операций, каждой операции может быть присвоен числовой код — код операции (КОП). В самой команде при этом можно указывать только этот код, который будет характеризовать операцию (рис. 5).
|
Рис. 5.
В составе микропроцессора необходимо иметь блок, который по коду операции будет определять собственно ее описание — последовательность элементарных действий, которые должны быть выполнены. Такой блок называется дешифратором команд и входит в состав устройства управления микропроцессора (рис. 6).
|
Рис. 6.
Дешифратор команд можно представить в виде таблицы из двух столбцов, в одном из них — код операции, в другом – ее описание. Получив очередную команду, блок управления обращается к дешифратору команд, передает ему код операции и получает описание операции в виде последовательности элементарных действий, которые затем выполняются.
Вся совокупность команд, которая может выполняться микропроцессором, называется системой команд. В систему команд входит ограниченное число команд. Естественно, все они должны быть представлены в дешифраторе команд — микропроцессор не может выполнить команду, код которой неизвестен дешифратору.
Таким образом, преобразование, представленное на рис. 1 представляет собой преобразование программы, написанной на языке программирования, в последовательность команд микропроцессора. Оно называется трансляцией и выполняется специальной программой — транслятором. Трансляторы подразделяются на компиляторы (преобразуют сразу всю программу) и интерпретаторы (выполняют построчное преобразование и исполнение программы).