5. Порядок выполнения работы:
5.1 Используя приложение к данной работе, изучить теоретический материал в соответствии с заданиями 4.1. и 4.2.
5.2 Выполнить задания в пункте 4.3.
5.3 Запустить обучающую программу.
5.4 Ввести в программу результаты выполнения задания 4.3 и проверить правильность их выполнения.
5.5 Ответить на контрольные вопросы.
6. Содержание отчета:
6.1 Название и цель лабораторной работы.
6.2 Классификацию команд и их форматы.
6.3 Методы адресации и принципы их реализации.
6.4 Решение задания в пункте 4.3.
6.5 Ответы на контрольные вопросы.
7. Контрольные вопросы:
7.1 Что такое формат команды? Какие основные поля в этот формат входят?
7.2 Что определяют команды передачи управления? Какие виды этих команд Вы знаете?
7.3 Что определяют команды пересылки? Какие виды этих команд Вы знаете?
7.4 Что такое способ адресации? Какие виды адресации Вам известны?
7.5 Что такое адресный диапазон? Как он вычисляется при разных способах адресации?
7.6 Что такое исполнительный адрес? Чему он равен при разных способах адресации?
8. Приложение
8.1 Классификация команд.
Программы, выполняемые процессором, представляют собой последовательность команд. Множество команд, реализуемых ЭВМ, образуют её систему команд, которая определяет область и эффективность применения ЭВМ. Команды, как управляющие слова, состоят из структурных элементов (полей). Набор элементов (полей) определяет формат команды. В общем случае команда имеет поле, задающее вид операции (поле кода операции), и поля, указывающие на места хранения данных и записи результата (адресная часть). Таким образом, команды имеют адресный принцип построения: в команде указываются не данные, над которыми выполняется операция, а информация, по которой могут быть определены адреса хранения данных.
Команды классифицируются по схеме, показанной на рисунке 1.
Важнейшим
структурным элементом формата любой
команды является поле кода операции
(КОП), определяющее действие команды.
Число бит, отводимое под поле КОП, зависит
от полного набора реализуемых операций.
При использовании фиксированного числа
бит под поле КОП для кодирования всех
операций (m)
необходимо выделять
двоичных разрядов.
Поле КОП может быть расширенно для некоторых команд фиксированной длины, если адресная часть по каким-то причинам не заполнена (в команде не содержится адрес, в адресной части указан номер данного регистра и т.п.).
На рисунке 1 приведены форматы 15-ти разрядных команд. На рисунке 2(а) предусматривается выполнение операции над двумя числами. Один из операндов хранится в регистре, второй в ячейке памяти. Поле ПЗ (признак засылки) определяет направление засылки результата операции: в регистр или в память (на место первого или второго операнда) в этой команде поле КОП трехразрядное.
На рисунке 2(б) команда должна обеспечить запись в регистр процессора номера уровня работающей программы. Поле КОП в этой команде расширено и занимает 11 разрядов.
Рисунок 1 Классификация команд в ЭВМ
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
КОП |
Номер регистра |
ПЗ |
Адрес памяти |
||||||||||||
a)
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
КОП |
Номер регистра |
Номер уровня |
|||||||||||||
б)
Рисунок 2 Форматы команд: а) с фиксированным полем КОП;
б) с расширяющимся полем КОП
В зависимости от числа адресов ячеек памяти, указанных в команде, различают пять видов команд: безадресные, одноадресные, двухадресные, трехадресные и четырехадресные. Количество адресов в команде определяет число обращений к памяти при выполнении команды. В одно- и двухадресных командах результат может быть записан на месте любого из операндов. Направление записи результата кодируется специальным полем признака засылки (ПЗ), которая определяет, куда будет записан результат выполнения команды: по адресу первого операнда (значение 0 или 01) или по адресу второго (значение 1 или 10). В одноадресной команде один из операндов хранится в регистре общего назначения (РОН), номер которого указан в поле НРОН, а другой в ячейке памяти (рисунок 3).
Безадресными считаются команды, которые используются для обращения к регистру процессора, а в некоторых ЭВМ и для обращения к внешним устройствам.
а)
б)
в)
г)
Рисунок 3 Форматы команд с различным количеством адресов: а) четырехадресная;
б) трехадресная; в) двухадресная; г) одноадресная
В зависимости от выполняемых функций, команды делятся: обработки, пересылки, передачи управления, дополнительные.
Команды обработки данных задают операции, в результате выполнения которых происходит изменение исходной информации. В зависимости от вида различают арифметические, логические операции, операции сдвига, преобразования кодов, инверсии и т.п. В зависимости от числа операндов различают однооперандные и двухоперандные команды. На рисунке 3 приведены форматы двухоперандных команд обработки данных различной адресности.
Команды пересылки данных задают операции, в результате выполнения которых меняется место хранения данных. В зависимости от направления различают пересылку: регистр - регистр, регистр - память, память - регистр, память - память.
На рисунке 4 показан формат одноадресной команды для пересылки операнда между регистром и ячейкой памяти. Поле направление (Н) определяет направление пересылки данных: регистр – память (значение 1 или 10), либо память – регистр (значение 0 или 01).
КОП |
НРОН |
Н |
Адрес |
Рисунок 4 Формат команды пересылки данных
Команды передачи управления (команды управления программой) обеспечивают формирование адреса команды, которая должна выполнятся вслед за текущей. Команды передачи управления служат для изменения естественного порядка следования команд и организации циклических участков в программах. В зависимости от способа формирования адреса различают команды безусловной и условной передачи управления. На рисунке 5(а) показан формат команды безусловной передачи управления. В поле адреса указывается адрес той команды, которая должна выполнятся следующей. На рисунке 5(б) показан формат команды условной передачи управления. Поле признак (П) определяет адрес той команды, которой будет передано управление. Если П=0, значит следующей будет выполняться команда, которая хранится по адресу 1. Если П=1, то по адресу 2.
КОП |
Адрес |
а)
КОП |
Адрес1 |
П |
Адрес2 |
б)
Рисунок 5 Форматы команд передачи управления: а) безусловная;
б) условная
К дополнительным (специальным) командам относятся те команды, которые не вошли в первые три группы (например, команды сброса различных признаков, команды останова программы, программы ввода-вывода и др.).