Распространенность различных видов адресации

Частота использования различных способов адресации существенно зависит от типа АСК. Для машин со стековой архитектурой очевидно, что основным спосо­бом адресации является стековая адресация. Для ВМ с аккумуляторной АСК глав­ные способы адресации — это прямая и непосредственная.

Достаточно ясна и ситуация с RISC-архитектурой. Из самой идеи этого подхода вытекает, что преимущественный способ адресации здесь — регистровая адресация.

Более сложным является вопрос о частоте использования различных видов адресации в регистровых ВМ. В рамках этой архитектуры существует множество машин с самыми разнообразными списками команд и различными сочетаниями способов адресации, в силу чего дать однозначный ответ относительно наиболее распространенных вариантов практически невозможно.

Способы адресации в командах управления потоком команд

Основными способами адресации в командах управления потоком команд явля­ются прямая и относительная.

Для команд безусловного и условного перехода (ветвления) наиболее типична относительная адресация, когда в адресной части команды указывается смещение адреса точки перехода относительно текущей команды, то есть смещение относи­тельно текущего содержимого счетчика команд. Использование данного способа адресации позволяет программе выполняться в любом месте памяти — програм­мы становятся перемещаемыми. Среди команд безусловного перехода доля отно­сительной адресации составляет около 90%.

Для команд перехода чрезвычайно важно, насколько далеко адрес перехода от­стоит от адреса команды перехода, иными словами, какова типичная величина смещения. Длина смещения в основном не превышает 8 бит, что соответствует смещению в пределах ±128 относительно команды ветвления. В подавляющем боль­шинстве случаев переход идет в пределах 3-7 команд относительно команды пе­рехода.

В среднем 75% переходов происходит в на­правлении увеличения адреса. Из переходов в сторону уменьшения адреса около 90% связаны с выполнением циклов.

Система операций

Системой операций называется список операций, непосредственно выполняемых техническими средствами вычислительной машины. Система операций ВМ определяется областью ее применения, требованиями к стоимости, производительнос­ти и точности вычислений.

Связь системы операций с алгоритмами решаемых задач проявляется в степе­ни ее приспособленности для записи программ реализации этих алгоритмов. Сте­пень приспособленности характеризуется близостью списка операций системы команд и операций, используемых на каждом шаге выполнения алгоритмов. Про­стоту программирования алгоритма часто определяют термином «программируемость вычислительной машины». Чем меньше команд требуется для составления программы реализации какого-либо алгоритма, тем программируемость выше. В архитектурах типа CISC улучшения программируемости добиваются введени­ем в систему операций большого количества операций, в том числе и достаточно сложных. Это может приводить и к повышению производительности ВМ, хотя в любом случае увеличивает аппаратурные затраты.

Обоснованный выбор системы операций (СО) возможен лишь исходя из ана­лиза подлежащих реализации алгоритмов. Для этого определяется частотный век­тор используемых в алгоритме операторов (q₁ ,..., q_n). Изучив вектор, составляют список основных, наиболее часто встречающихся операторов. Операторы основ­ного списка реализуются системой машинных операций ВМ (каждому оператору сопоставляется своя машинная операция). Остальные операторы получают путем их разложения на операторы основного списка.