Система команд процессора

Программная модель процессора. Характеристики команды

Программной моделью процессора является его система команд. Она включает в себя и программно-доступные регистры, и операции, в которых они могут участвовать.

Команда процессора имеет следующие характеристики:

• тип (группа);

• формат (в том числе формат кода операции);

• тип операндов;

• способ адресации;

• влияние на регистр флагов;

• количество циклов и тактов, требуемых для ее выполнения.

Группы команд процессора

Во всех процессорах, как уже отмечалось, в соответствии с основными типами действий, которые необходимо выполнять в самых различных программах, имеются следующие группы команд:

1. Передачи данных.

2. Передачи управления (перехода, ветвления).

3. Арифметических и логических операций.

4. Машинного управления (управления процессором).

Эту классификацию можно продолжить, разбивая группы на подгруппы и т. д.

Из-за сегментирования памяти переходы между командами программы могут быть в пределах одного сегмента кода и из одного сегмента в другой. Внутрисегментные переходы называются ближними, а межсегментные — дальними.

Типы информации, содержащейся в команде

Существует два основных типа информации, содержащейся в команде:

1. Информация о действии, которое нужно выполнить;

2. Информация, которая требуется для выполнения этого действия.

Первый тип информации называется типом операции. Информация этого типа содержится в коде операции команды.

Второй тип может в себя включать:

• данные, над которыми будет осуществлено действие (операция) — входные операнды;

• информацию о местонахождении входных операндов;

• информацию о местонахождении выходных операндов (результатов), то есть куда их требуется поместить.

Информация второго типа может содержаться в коде операции или дополнительных байтах команды.

Формат команды

Формат команды — это ее структура, форма представления вышеуказанной информации в команде, способ ее распределения по байтам и битам, способ толкования процессором байтов, битов и групп битов.

Подчеркнем, что речь здесь идет о представлении команды на языке процессора — машинном языке.

Частью свойства формата команды является ее размер (длина). Он задается в байтах, зависит от способа адресации, типов операндов и других факторов. Максимальная длина команды i8086 составляет шесть байтов.

Общий формат команды i8086 таков:

6 бит	1	1	2 бита	3 бита	3 бита	1 или 2 байта	1 или 2 байта
COP	D	W	MOD	REG	R/M	DISP8/16	DATA8/16

Здесь:

1. COP — код операции.

2. D — Direction, направление.

3. W — Word, слово.

4. MOD — способ (режим) адресации.

5. REG — регистр.

6. R/M — регистр или память.

7. DISP8/16 — смещение операнда 8 или 16 бит.

8. DATA8/16 — непосредственный операнд 8 или 16 бит.

Типы операндов команды

Тип операнда определяют следующие свойства:

1. Размер.

2. Кодировка.

3. Беззнаковый или знаковый.

4. Целый или дробный.

5. Скалярный или векторный.

Скалярный операнд представляет собой число, векторный — последовательность (массив) чисел. По этому признаку команды делятся на скалярные и векторные. Векторная команда выполняется быстрее по сравнению с последовательностью аналогичных скалярных команд за счет того, что декодируется один раз. К векторным командам относятся многие команды устройства MMX, которое реализует технологию SIMD (Single Instruction Multiple Data).