2.2. Выбор системы команд

2.2.1 Определение минимального набора операций в алу

Из приведенной блок-схемы видно, что минимальный набор операций в АЛУ должен быть следующим: арифметические операции - сложение, вычитание, умножение, деление, операции специальной арифметики - изменение знака числа, выделение абсолютной величины числа.

Далее составим полный список операций, с учетом дополнительных, связанных с ограничениями на кол-во операндов и место нахождения результата.

№	Операция	Операнд 1	Операнд 2	Результат	Примечание
1	Загрузка из памяти значений X1	x	Адрес в ОЗУ	x
2	Деление на Х2	x	Адрес в ОЗУ	x
3	Загрузка I	I	1	I
4	Пересылка	t	x	t
5	Пересылка	c	x	c
6	Изменение знака	c	-	c
7	Умножение	c	x	c
8	Умножение	c	x	c
9	Сложение	I	1	I
10	Деление	c	I	c
11	Cложение	I	1	I
12	Деление	c	I	c
13	Переход по условию равенства 0	c=0	Адрес команды	переход
14	Изменение знака	c	-	c
15	Сложение	t	c	t

16

Запись в память

t

Запись в ОЗУ

Цветом выделены неповторяющиеся операции, в данном частном случае их получилось 8. В случае одноадресной команды добавляются предварительные пересылки операнда 1 в аккумулятор и при необходимости копирование результата (пересылка из аккумулятора) в другой регистр, но общее количество неповторяющихся операций останется прежним. Таким образом, под код операции необходимо выделить log₂8=3 бита. И оставшиеся 5 бит можно использовать для адресации к 4 регистрам общего назначения (по 2 бита на определение регистра для каждого операнда), которое могут быть введены в СПВВ. Тогда переменные (t, I, c, Х) можно хранить в регистрах.

2.2.2. Выбор способа адресации команд

Для задания адреса операнда можно использовать следующие способы:

1. непосредственная адресация, когда в адресном поле непосредственно содержится сам операнд;

2. прямая адресация, когда указывается адрес ячейки памяти хранения операнда. Если операнд хранится в ОЗУ, то для доступа к нему необходимо 8-бит для его произвольного размещения в ОЗУ.

3. косвенная адресация, когда указывается адрес ячейки, содержащих полноразрядный адрес операнда. Что возможно реализовать, за счет выделения начальных адресов памяти под хранение адресов операндов, находящихся по произвольным адресам.

4. регистровая адресация - это прямая с указанием регистра, в котором хранится операнд. (Эта адресация является наиболее подходящей, так как для реализации поставленной задачи достаточно переменных. И для адресации одного из 4 регистров потребуется 2 бита).

Использовать адресацию со смещением для такой простой задачи с небольшим адресным пространством смысла не имеет.

Для задания адреса перехода используется относительнуя адресация относительно счетчика команд, когда в адресном поле команды указывается смещение относительно текущего адреса команды (для программы имеющей 16 команд, см. табл. 1, 4 бита на смещение и 1 бит под направление переход: назад или вперед).

Минимальная разрядность команды получиться при регистровой адресации для операнда и косвенной регистровой для команды перехода (4бита), но в таком случае необходимы дополнительные аппаратные ресурсы (выделение дополнительного регистра для постоянного хранения адреса перехода). Поэтому лучше отказаться от данного варианта.

Таким образом, возможна следующая система команд.

Команда	Код команды								Примечание
	1	2	3	4	5	6	7	8
МЕМ	0	*	*	*	*	*	*	*	Взять адрес из памяти
ADD	1	0	0	1	R1		R2		Сложение
MUL	1	0	1	0	R1		R2		Целочисленное умножение
DIV	1	0	1	1	R1		R2		Без знаковое деление
IFGO	1	1	0	0	смещение				Переход по истине
IFTO	1	1	0	1	смещение				Переход по лжи
NEG	1	1	1	0	0	0	R2		Изменение знака
INC	1	1	1	0	0	1	R2		Инкремент
MOV	1	1	1	1	R1		R2		Пересылка
пустые	1	1	1	0	1	0	*	*
	1	1	1	0	1	1	*	*
	1	0	0	0	*	*	*	*

Данная система команд использует одну команду для записи и чтения из памяти. Поэтому для того чтобы определить запись или чтение необходимо дополнительное условие – значение регистра, выделенного под переменную I (счетчик итераций) = 0 – выполняется операция чтения из памяти, >0 – выполняется операция запись в память.