3. Управляющая информация

3.1. Понятие машинной команды.

Материал предыдущего раздела был посвящен вопросам, связанным с внутри машинным представлением основных форматов данных. Не менее актуальными являются вопросы внутри машинного представления «управляющей информации», основными задачами которой является организация взаимодействия устройств ЭВМ в процессе обработки входных данных и формирования конечных результатов. «Управляющая информация» по функциональной нагруженности и содержанию намного сложнее «данных», представляет из себя иерархическую структуру со строго подчиненными функциональными связями основных ее компонентов. Центральным элементом этой иерархической структуры является машинная команда (МК), которая является двоичным кодом определенной длины. Структура МК непосредственно связана с принципом организации и построения устройств, входящих в состав ЭВМ. Машинная команда, как правило, состоит из двух частей: операционной (КОП) и адресной (Рис.3.1.).

Коп	Адресная часть

Рис.3.1. Структура машинной команды

В операционной части содержится код операции. Чем длиннее операционная часть, тем большее количество операций можно в нём закодировать. В современных ЭВМ длина этого поля равна 8 двоичным разрядам, что, в свою очередь, позволяет рассчитывать на систему машинных команд, общим объемом 256 различных команд. В адресной части машинной команды содержится информация о адресах операндов. Это либо значения адресов ячеек ОП, в которых размещаются сами операнды (абсолютная адресация), либо информация, по которой процессор определяет значения адресов ОП, (относительная адресация). Абсолютная адресация использовалась только в машинах 1-ого и 2-ого поколений. Начиная с машин 3-его поколения, наряду с абсолютной, используется относительная адресация. По количеству адресов в адресной части МК делятся на одноадресные, двухадресные, трехадресные и четырехадресные Рис. 3.2.

Коп

А1

Коп

А1

А2

Коп

А1

А2

А3

Коп

А1

А2

А3

А4

Рис. 3.2. Структуры машинных команд

В ЭВМ 1-го и 2го поколения использовались все структуры машинных команд, приведенные на Рис.3.2. В полях А1, А2, А3 находились значения абсолютных адресов ячеек ОП, в которых соответственно размещались 1-ый, 2-ой и 3-ий операнды, в поле А4 адрес ячейки ОП, где размещалась машинная команда, которая должна была выполняться следующей. От использования четырехадресных машинных команд отказались достаточно быстро по причине их информационной избыточности: уже тогда в основном использовался естественный порядок выполнения машинных команд - участок ОП отведённый ОС для программы заполнялся командами, которые выполнялись одна за другой. Наряду с обычными командами существовали команды условной и безусловной передачи управления, которые обеспечивали переход в любую точку программы. При выборе структуры машинных команд ЭВМ 3-го поколения была выбрана структура с переменным числом адресов в адресной части, т.е. было принято решение использовать одноадресные, двухадресные и трехадресные машинные команды. Одновременно с этим в машинах 3-го поколения, наряду с абсолютной адресацией стали использовать и относительную адресацию, т.к. при объёме ОП 4 гбайта на каждый абсолютный адрес потребовалось бы 32 двоичных разряда или 4 байта. Таким образом, длина трёхадресной команды с абсолютной адресацией ОП составила бы 3*4+1 =13 байтов = 104 двоичных разряда. Использование относительной адресации позволило ограничиться максимальной длиной машинной команды формата SS в 6 байтов. При количественном составе программ в несколько десятков тысяч машинных команд, экономия ОП получается ощутимая. Абсолютная адресация используется для адресации быстродействующей памяти, работающей в одном ритме с процессором и входящей в состав процессора, получившей название сверхоперативной памяти (СОП), имеющей малый объем- 16 ячеек по 32 двоичных разряда-всего 64 байта Рис 2.2.