мікрапрацэсары

  1. архітэктура мікрапрацэсара сістэма каманд

I Класіфікацыя мікрапрацэсараў

II Архітэктура мікрапрацэсараў

III Арганізацыя ўводу / высновы ў мікрапрацэсарнай сістэме

IV Памяць мікрапрацэсарнай сістэмы

V Праектаванне мікрапрацэсарных сістэм



архітэктура мікрапрацэсара
сістэма каманд

Праектаванне сістэмы каманд аказвае ўплыў на структуру ЭВМ. Аптымальную сістэму каманд часам вызначаюць як сукупнасць каманд, якая задавальняе патрабаванням праблемна-арыентаваных ужыванняў такім чынам, што надмернасць апаратных і апаратна-праграмных сродкаў на рэалізацыю рэдка выкарыстоўваюцца каманд аказваецца мінімальнай. У розных праграмах ЭВМ частата з'яўлення каманд розная; напрыклад, па дадзеных фірмы DEC ў праграмах для ЭВМ сямейства PDP-11 найбольш часта сустракаецца каманда перадачы MOV (B), на яе долю прыпадае прыблізна 32% усіх каманд у тыповых праграмах. Сістэму каманд варта выбіраць такім чынам, каб затраты на рэдка выкарыстоўваюцца каманды былі мінімальнымі.

Пры наяўнасці статыстычных дадзеных можна распрацаваць (выбраць) ЭВМ з эфектыўнай сістэмай каманд. Адным з падыходаў да дасягнення гэтай мэты з'яўляецца распрацоўка каманд даўжынёй у адно слова і кадаваньне іх такім чынам, каб разрады такіх кароткіх каманд выкарыстоўваць аптымальна, што дазволіць скараціць час рэалізацыі праграмы і яе даўжыню.

Іншым падыходам да аптымізацыі сістэмы каманд з'яўляецца выкарыстанне микроинструкций. У гэтым выпадку асобныя біты або групы біт каманды выкарыстоўваюцца для кадавання некалькіх элементарных аперацый, якія выконваюцца ў адным камандным цыкле. Гэтыя элементарныя аперацыі не патрабуюць звароту да памяці, а паслядоўнасць іх рэалізацыі вызначаецца апаратнай логікай.

Скарачэнне часу выканання праграм і ёмістасці памяці дасягаецца за кошт павелічэння складанасці логікі кіравання.

Важнай характарыстыкай каманды з'яўляецца яе фармат, які вызначае структурныя элементы каманды, кожны з якіх інтэрпрэтуецца пэўныя чынам пры яе выкананні. Сярод такіх элементаў (палёў) каманды вылучаюць наступныя: код аперацыі, вызначальны выконваемае дзеянне; адрас ячэйкі памяці, рэгістра працэсара, вонкавага прылады; рэжым адрасавання; аперанд пры выкарыстанні непасрэднай адрасавання; код аналізаваных прыкмет для каманд ўмоўнага пераходу.

Класіфікацыя каманд па асноўных прыкметах прадстаўлена на мал. 2.4. Найважнейшым структурным элементам фармату любой каманды з'яўляецца код аперацыі (КОП), якая вызначае дзеянне, якое павінна быць выканана. Вялікая колькасць КОП у працэсары вельмі важна, так як апаратная рэалізацыя каманд эканоміць памяць і час. Але пры выбары ЭВМ неабходна канцэнтраваць увагу на паўнаце аперацый з канкрэтнымі тыпамі дадзеных, а не толькі на ліку каманд, на даступных рэжымах адрасавання. Колькасьць біт, адводзіцца пад КОП, з'яўляецца функцыяй поўнага набору рэалізуюцца каманд.

I Класіфікацыя мікрапрацэсараў   II Архітэктура мікрапрацэсараў   III Арганізацыя ўводу / высновы ў мікрапрацэсарнай сістэме   IV Памяць мікрапрацэсарнай сістэмы   V Праектаванне мікрапрацэсарных сістэм   архітэктура мікрапрацэсара   сістэма каманд   Праектаванне сістэмы каманд аказвае ўплыў на структуру ЭВМ

Мал. 2.4. Класіфікацыя каманд.

Пры выкарыстанні фіксаванага колькасці біт пад КОП для кадавання ўсіх m каманд неабходна ў поле КОП вылучыць двайковых разрадаў. Аднак, улічваючы абмежаваную даўжыню словы міні- і мікра, рознае функцыянальнае прызначэнне каманд, крыніцы і прымачы вынікаў аперацый, а таксама тое, што не ўсе каманды ўтрымліваюць адрасную частку для звароту да памяці і перыферыйным прыладам, у малых ЭВМ для кадавання каманд шырока выкарыстоўваецца прынцып кадавання з пераменным лікам біт пад поле КОП для розных груп каманд.

У некаторых камандах неабходны толькі адзін аперанд і яны называюцца однооперандными (або одноадресными) камандамі ў адрозненне ад двухоперандных (або двухадресных), у якіх патрабуюцца два аперанда. Пры наяўнасці двух аперанд камандай звычайна змяняецца толькі адзін з іх. Так як інфармацыя бярэцца толькі з аднаго вочка, гэтую вочка называюцца крыніцай; вочка, змесціва якой змяняецца, называецца пераемнікам.

Ніжэй прыведзены фармат двухадресной (двухоперандной) каманды працэсараў СМ.

Фармат каманд працэсараў СМ:
а) двухадресная каманда;
б) одноадресная каманда.

Прыклады кадавання двухадресных каманд у працэсарах СМ

КОП Мнемоніка каманды Каментарыі 0001
0010
0110
1110 MOV
CMP
ADD
SUB
перадача дадзеных
параўнанне
складанне
адніманне 0000
1000 -
- Кадаванне групы
одноадресных каманд

Четырехбитный КОП (біты 15-12) кадуе шэраг двухоперандных аперацый, прыведзеных у табліцы 1. Біты (11/06) і (5-0) для каманд дадзенага тыпу вызначаюць адрасы крыніцы і прымача дадзеных. Як відаць з табліцы, камбінацыі 0000 і 1000 поля КОП вызначаюць групы одноадресных каманд (мал 1, бы). КОП 1 (біты 15-12), які адпавядае кодам 0000 і 1000, вызначае групу одноадресных каманд, а КОП 2 (біты 11/06) кадуе канкрэтную аперацыю каманд дадзенай групы. Такім чынам, каманды, якія выкарыстоўваюць адзін аперанд, кадуюцца 10-бітным КОП (біты 15-6).

Найбольш гнуткая каманда патрабуе да чатырох аперанд. Напрыклад, каманда складання можа паказваць адрасу складнікаў, адрас выніку і адрас наступнай каманды. Калі для задання адрасу патрабуецца 16 біт, то четырехоперандная каманда зойме 8 байт памяці, не ўлічваючы код аперацыі. Такім чынам, атрымаецца медленнодействующая ЭВМ з велізарнай памяццю. Таму ў большасці микроЭВМ любой камандзе патрабуецца не больш за два аперанд. Гэта дасягаецца наступнымі прыёмамі:
1. Адрас наступнай каманды паказваецца толькі ў камандах пераходаў; у астатніх выпадках чарговая каманда выбіраецца з вочак памяці, якія ідуць за выкананай камандай.
2. Выкарыстанне вочка, у якой знаходзіцца адзін з аперанд, для запамінання выніку (напрыклад, сума запамінаецца ў вочкі першага аперанда).

Лакалізацыю і зварот да аперанда забяспечваюць рэжымы адрасавання. Пры увядзенні некалькіх рэжымаў адрасавання неабходна адвесці ў камандзе біты, якія паказваюць рэжымы адрасавання для кожнага аперанда. Калі прадугледжана восем рэжымаў адрасавання, то для заданні кожнага з іх трэба тры біта.

Амаль ва ўсіх фарматах каманд першыя біты адводзяцца для кода аперацыі, але далей фарматы каманд розных ЭВМ моцна адрозніваюцца адзін ад аднаго. Астатнія біты павінны вызначаць аперанды або іх адрасы, і таму яны выкарыстоўваюцца для камбінацыі рэжымаў, адрасоў рэгістраў, адрасоў памяці, адносных адрасоў і непасрэдных аперанд. Звычайна даўжыня каманды вар'іруецца ад 1 да 3 і нават 6 байт.

Па фарматах каманд можна меркаваць аб магчымасцях ЭВМ.

<<< змест >>>