3.4. Способи адресації операндів

Як вже вказувалось, команда може включати від одного до чотирьох полів, які вказують адреси операндів. Варіанти інтерпретації бітів (розрядів) поля адреси з метою знаходжен­ня операнда називаються способами адресації. Коли команда вказує на операнд, він може знаходитись в самій команді, в основній або зовнішній пам'яті чи в регістровій пам'яті процесора. За роки існування комп'ютерів була створена своєрідна технологія адресації, яка передбачає реалізацію різних способів адресації, чому послужило ряд причин:

• забезпечення ефективного використання розрядної сітки команди;

• забезпечення ефективної апаратної підтримки роботи з масивами даних;

• забезпечення задання параметрів операндів;

• можливість генерації великих адрес на основі малих.

Існує велика кількість способів адресації. Розглянемо основні та найвживаніші спосо­би адресації: безпосередню, пряму, непряму, відносну, базову, індексну, автоінкрементну

108

та автодекрементну, сторінкову, стекову. Практично у всіх існуючих комп'ютерах ви­користовується один або декілька з цих способів адресації. Тому в команду потрібно вводити спеціальні ознаки з тим, щоб пристрій керування міг розпізнати використаний спосіб. Це можуть бути додаткові розряди в команді, або для різних типів команд за­кріплюватись різні способи адресації. Варіант формату команди з полями для розпізна­вання типу адресації представлено на рис. 3.21, де ТА1 - поле, яке вказує тип адресації, який використано в полі Al, a TA2 - поле, яке вказує тип адресації, який використано в полі А2.

Оскільки адреса підлягає обробці, розрізняють поточну Ат та виконавчу Ав адреси. Остання отримується як результат обробки (модифікації) поточної адреси Ат: Ав = Fi (Ат). Функція Fi задає спосіб модифікації поточної адреси залежно від способу адресації.

3.4.1. Безпосередня адресація

При безпосередній адресації операнд знаходиться безпосередньо в адресній частині команди (рис. 3.22), розрядність якої рівна розрядності операнда.

Це найшвидший спосіб знаходження операнда, оскільки для його отримання потріб­не лиш одне звернення до пам'яті. Він використовується для задання констант, наперед відомих чисел або початкових значень змінних. Heдoлiкoм є те, що розрядність операнда обмежується розрядністю поля адреси в команді, яке в більшості випадків є значно мен­шим розрядності даних.

3.4.2. Пряма адресація

При прямій (або абсолютній) адресації в адресному полі прямо вказується місце роз­міщення операнда, тобто виконавча адреса операнда. При цьому можливі два випадки: пряма адресація основної пам'яті ОП, та пряма адресація регістрів регістрового файлу процесора.

В першому випадку адреса А комірки основної пам'яті із адресної частини АЧ ко­манди поступає на адресні входи основної пам'яті ОП (рис. 3.23 а) і у вказану комірку в режимі запису записується операнд із регістра даних РгД, а в режимі зчитування зчиту­ється операнд в регістр даних РгД.

В другому випадку адреса R регістра регістрового файлу процесора із адресної частини АЧ команди поступає на адресні входи регістрового файлу процесора (рис. 3.23 b), і у вка­заний регістр в режимі запису записується операнд із регістра даних РгД, а в режимі зчитування зчитується операнд в регістр даних РгД.

109

Якщо основна пам'ять може зберігати М слів, то, використовуючи двійкове кодуван­ня, необхідно mбіт для представлення адрес всіх комірок пам'яті, де m=]logM[.Зна­чення в дужках означає більше ціле. Якщо регістровий файл має N регістрів, то, вико­ристовуючи двійкове кодування, необхідно n біт для представлення адрес всіх регістрів, де n=]logN[.Оскільки число регістрів значно менше кількості комірок пам'яті, то і роз­рядність адреси для їх адресації буде значно меншою, а відповідно значно меншою буде і розрядність команди в цілому. Нехай для прикладу кількість виконуваних в комп'ютері команд рівна 256, тобто розрядність коду операції рівна 8 бітів, ємність основної пам'яті рівна 1ГБ, тобто розрядність адреси рівна ЗО бітів, а кількість регістрів регістрового фай­лу процесора рівна 64, тобто розрядність адреси рівна 6 бітів. На рис. 3.24 показано формати двоадресних команд при прямій адресації основної пам'яті та регістрового файлу про­цесора для наведеного прикладу.

Як видно з рисунка, в першому випадку розрядність команди рівна 68 бітів, тоді як в другому випадку розрядність команди рівна 20 бітів, тобто менша в 3,4 рази.

Для того, щоб розпізнати який тип пам'яті адресується - основна пам'ять чи регі­стровий файл процесора, до команди вводиться спеціальне поле типу пам'яті ТП, як це показано на рис. 3.25.