Процессоры с естественной адресацией команд

Упрощенная структура процессора с естественной адресацией команд приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Упрощенная структура процессора с естественной адресацией команд

В таких процессорах в регистре команд (РК) отсутствует поле с адресом следующей команды. Вместо этого поля РК в процессор включается счетчик команд СчК (PC- Program Counter), указывающий на адрес текущей команды. СчК при инициации работы программы загружают начальным адресом, по которому выбирается первая команда. После выполнения очередной команды к содержимому СчК автоматически добавляется шаг адресации – обычно это число, равное длине выполняемой команды в байтах. По модифицированному адресу выбирается на выполнение следующая команда и т.д.

Предыдущая программа для этого типа процессора будет иметь вид (см. таблицу 2.2):

Таблица 2.2- Пример программы сложения 2-х чисел с использованием естественной адресации

Нетрудно подсчитать, что длина последней программы составляет 12 байт. Уменьшение длины программы достигается благодаря отсутствию в командах поля с адресом следующей команды.

В процессорах с естественной адресацией длина программы и требуемый под неё объем памяти сокращаются, но система команд усложняется. Так, например, для организации ветвлений в программах требуются специальные команды - условных и безусловных переходов. Однако первое обстоятельство оказалось более весомым и традиционные машины выполняются по второму способу.

Способы адресации операндов

Под способом адресации понимается правило нахождения адреса операнда по информации, заданной в команде. В современных ЭВМ используется большое число способов адресации операндов. Рассмотрим наиболее часто используемые из них.

Прямая адресация

При прямой адресации адрес операнда указывается в адресной части команды. Поле адреса может быть одно, двух и трехадресным. Длина адресного поля n_А должна быть такой, чтобы перекрывать все адресное пространство – n_А=log₂ M, где M-емкость памяти в байтах.

Рисунок 2.3 - Порядок выборки операнда при прямой адресации

Длина команд с прямой адресацией велика и может составлять несколько машинных слов. Если используется трёхадресная система команд (см. рисунок 2.4, то её длина составит n_КОП + n_A1 + n_A2 + n_Р. При ёмкости ОП равной 4 Гбайт длина одного адресного поля составит 32 разряда, а длина команды соответственно будет состоять как минимум из 13 байтов.

Рисунок 2.4 - Формат трехадресной команды с использованием прямой адресации

Для выборки такой длинной команды из ОП потребуется несколько шинных циклов, поэтому для выполнения команд (чтение команды и исполнение действий, предписанных командой) требуется значительное время.

Регистровая адресация

Регистровая адресация является укороченной. В поле адреса команды указываются адреса ячеек сверхоперативной памяти (СОЗУ), в которых находятся операнды. СОЗУ является быстродействующей памятью, выполняемой на быстрых регистрах. Эти регистры являются частью процессора и называются регистрами общего назначения (РОН). Число РОН невелико. Регистровая адресация позволяет сократить длину команды и уменьшить время ее выполнения. Следующий рисунок поясняет порядок выборки операндов при использовании 2-х адресной команды.

Рисунок 2.5 - Порядок выборки операндов при регистровой адресации: R1- адрес 1-го операнда, R2- адрес второго операнда

Косвенная адресация

При косвенной адресации в адресной части команды указывается адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда (косвенная адресация - это адресация адреса). Косвенный адрес обычно хранится во внутренней памяти процессора, состоящей из регистров общего назначения, разрядность которых должна быть достаточной для перекрытия адресного пространства памяти.

Рисунок 2.6 - Порядок выборки операнда при косвенной адресации

Команда с косвенной адресацией является укороченной, поэтому часто используется в микропроцессорах и микроконтроллерах, имеющих малую разрядность. Она позволяет при малой длине разрядной сетки перекрывать всё адресное пространство оперативной памяти.

Поиск по сайту: