1.3 Система команд эвм

Работа процессора происходит согласно последовательности машинных команд, извлекаемых из главной памяти ядра ВС и составляющих программу. Системы команд определяются в основном архитектурой центрального процессора и возможностями его устройства управления. Несмотря на существенное различие систем команд различных ВС, существует по крайней мере четыре общих признака классификации команд: по адресности, по формату, по типу операции, по способу адресации.(пример)

1.3.1 Адресность и форматы команд

Код команды должен указывать:

операцию, подлежащую выполнению; операнды, над которыми выполняется операция; адрес, куда должен быть помещен результат операции; следующую команду (или откуда она должна быть взята).

На рисунке 1.3.1 приведена структура команд, различающихся по признаку адресности. Как правило, в составе любой команды можно выделить несколько двоичных разрядов, определяющих код выполняемой операции КОП. Адресная часть кода команды может содержать указания на 1-4-й адреса (А₁-А₄). В коде А_i может быть отражен номер ячейки главной памяти, номер регистра РОН процессора, число, используемое тем или иным способом для вычисления номера ячейки и т.п.

На примере операции сложения очевидна необходимость указания всех четырех адресов: А₁, А₂ - адрес слагаемых, А₃-адрес результата, А₄ - адрес следующей команды программы. С появлением в процессорах уже первого поколения ЭВМ регистров программного счетчика необходимость включения А₄ в состав команды отпала. Формат б) стал основным.

Если договориться о том, что результат операции помещается на месте одного из операндов, то исключается адрес А₃ и мы приходим к двухадресным командам. В аккумуляторных процессорах возможно применение одноадресных команд сложения и др., так как не требуется указания адреса первого операнда – он по умолчанию должен находиться в аккумуляторе. Одноадресными командами являются стандартные операции над отдельными ячейками или регистрами, такие, как очистка, дополнение, сдвиг, операции со стеком и т.д.

Таким образом, в современных ЭВМ система команд содержит в основном одно- и двухадресные команды. Небольшую группу составляют безадресные команды. К этой группе можно отнести команды стандартных преобразований содержимого аккумулятора, изменения состояния процессора и некоторые другие.

Под форматом команды понимают ее длину в байтах, назначение и длины ее полей (КОП, А_i). Формат команд согласуется с величиной информационного слова, принятого в данной ВС, что упрощает и ускоряет передачу ее кода из главной памяти.

1.3.2 Типы операции. Классификацию команд по типам операций можно провести, разделив их на пять основных групп:

перемещения данных; преобразования данных; управления программой; ввода-вывода; специальные.

Команды перемещения данных образуют передачу информации из регистра РОН в главную память и обратно или между двумя регистрами или двумя ячейками памяти.

Команды преобразования данных используются для модификации информации в результате выполнения логических, арифметических операций и операций сдвига. В большинстве таких операций участвуют два операнда. Общей особенностью команд этой группы является соответствующая результату модификация состояния всех флагов регистра состояния процессора.

Команды управления изменяют содержимое программного счетчика (ПС). Тем самым нарушается «естественный» порядок выполнение команд программы в порядке их записи. Главным средством организации ветвлений в программе являются такие представители этой группы, как команды условных переходов. Принудительная модификация ПС этими командами, а, следовательно, и скачок в программе происходят только при определенном значении указанного в коде операции флага. К этой же группе команд можно отнести операции перехода к подпрограммам и возврата из подпрограммы.

Команды ввода-вывода процессоров «больших» ЭВМ обеспечивают только инициализацию и прекращение работы с периферийным устройством, обращаясь к специальному устройству – процессору ввода-вывода (канал). Канал организует непосредственный обмен данными с периферийным устройством согласно специальной программе, состоящей из так называемых управляющих слов канала, хранящихся в ячейках главной памяти. Для «малых» ЭВМ характерны непосредственная адресация к периферийным устройствам через так называемые порты ввода-вывода и управление процедурой передачи данных по специальной программе – драйверу.

Группу специальных команд составляют команды разрешения и запрещения прерываний, перевода процессора в состояние ожидания.