2.Способы адресации команд. Процессоры с принудительной и естественной адресацией команд.
При размещении команд в ОП для их вызова на исполнение в процессор необходимо формировать адреса ячеек ОП, в которых они хранятся. В соответствии с методом формирования адреса команды процессоры делятся на два типа: процессоры с принудительным порядком выполнения команд (принудительной адресацией команд) и с естественным порядком выполнения команд (естественной адресацией команд).
Упрощенная структура процессора с принудительной адресацией команд приведена на рисунке.
Процессоры с принудительной адресацией. Процесс выполнения команд процессором следующий: при включении процессора в регистр адреса (РА) заносится адрес первой выполняемой команды (по сигналу “Сброс” или “Пуск” или каким либо иным способом). По этому адресу из ОП через шину данных в регистр команд (РК) считывается команда, которая содержат код операции (КОП), адрес операнда (Аоп), а так же адрес следующей команды (Аск). Поле КОП команды используется для формирования управляющих сигналов с помощью дешифратора кода операции (ДшКОП) который вырабатывает нужную последовательность управляющих сигналов (УС) y1...yn, необходимых для выполнения команды в процессоре.
Адрес операнда через РА задает номер ячейки ОП, в которой он хранится. Операнд, считанный из ячейки памяти с заданным адресом, поступает на обработку в АЛУ.
Рассмотрим следующий пример. Положим, что процессор имеет следующую систему команд в машинных кодах (для более краткой записи представим систему команд в шестнадцатеричной системе счисления):
01H- вызов операнда из ОП в аккумулятор;
02H- запись содержимого А в ОП;
1АH- сложение;
00H – останов выполнения программы.
Пусть необходимо составить программу сложения 2-х чисел, находящихся в ячейках ОП с адресами 0841H и 0842H и записать результат в ячейку 0843H. Программа хранится в ячейках памяти с начальным адресом 1300H. Разрядность (ширина) чтения команд и данных из ОП и записи данных в ОП за одно обращение процессора к ОШ (за один шинный цикл) - 1 байт
Упрощенная структура процессора с естественной адресацией команд приведена на рисунке
Процессоры с естественной адресацией. В таких процессорах в регистре команд (РК) отсутствует поле с адресом следующей команды. Вместо этого поля РК в процессор включается счетчик команд СчК (PC- Program Counter), указывающий на адрес текущей команды. СчК при инициации работы программы загружают начальным адресом, по которому выбирается первая команда. После выполнения очередной команды к содержимому СчК автоматически добавляется шаг адресации – обычно это число, равное длине выполняемой команды в байтах. По модифицированному адресу выбирается на выполнение следующая команда и т.д.
Предыдущая программа для этого типа процессора будет иметь вид:
Нетрудно подсчитать, что длина последней программы составляет 12 байт. Уменьшение длины программы достигается благодаря отсутствию в командах поля с адресом следующей команды.
В процессорах с естественной адресацией длина программы и требуемый под неё объем памяти сокращаются, но система команд усложняется. Так, например, для организации ветвлений в программах требуются специальные команды - условных и безусловных переходов. Однако первое обстоятельство оказалось более весомым и традиционные машины выполняются по второму способу.