Структуры команд ЭВМ. Адресность ЭВМ

Команда ЭВМ обычно состоит из 2х частей – операционной и адресной. Операционная часть (код операции) указывает, какое действие необходимо выполнить с информацией. Адресная часть описывает, где информация хранится и куда поместить результат. У некоторых команд управления работой машины адресная часть может отсутствовать. Код операции можно представить себе как некоторый условный номер в списке системы команд. Этот список построен в соответствии с операциями закономерностями.

Команды могут быть одно-двух и трёх адресные в зависимости от количества участвующих в них операндов.

Первые ЭВМ имели наиболее простую трехадресную систему команд. Например, взять числа из адресов памяти А1 и А2, сложить их, и сумму поместить в адрес А3

Трехадресная машина легко расшифровывалась и была удобна в использовании, но с ростом объёмов ОЗУ её длина становилась непомерно большой. Поэтому появились двухадресные машины, длина команд в которых сокращалась за счёт исключения адреса записи результата. В таких ЭВМ результат операции оставался в специальном регистре (сумматоре) и был пригоден для исполнения в последующих вычислениях.

Дальнейшее упрощение команды привело к одноадресным машинам. Пример: сложить числа, хранящиеся в адресах ОЗУ А1 и А2, а сумму поместить в А3. Необходимо выполнить 3 команда: 1)Извлечь содержимое ячейки А1 2)Сложить сумматор с числом из А2 3)Записать результат из сумматора в А3

Одноадресная машина в чём-то даже эффективней, т.к. она не производит ненужной записи в память промежуточных результатов.

Возможна реализация безадресной машины использующей особый способ организации памяти – стек

6 Этапы исполнения команд; рабочий цикл процессора. Конвейер команд Функционирование процессоров в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует выполнению одной команды программы. Завершив рабочий цикл для текущей команды, процессор переходит к выполнению рабочего цикла для следующей команды программы. В общем виде команды, выполняемые процессором, имеют следующий формат:

КОП

Аk

КОП - код операции, затребованной в команде, А_k - адресный код.

В зависимости от того, сколько полей содержит адресный код различают команды: безадресные, одноадресные, двухадресные и т.д. Рабочий цикл начинается с распознавания состояния процессора - "счет" или "ожидание". Далее производится проверка наличия немаскированных прерываний.

В состоянии "ожидание" никакие программы не выполняются - процессор ждет поступления прерывания, после чего управление передается прерывающей программе, переводящей процессор в состояние "счет".

В состоянии "счет" при наличии немаскированных прерываний происходит выход из нормального рабочего цикла и переход к процедуре обработки запросов прерывания.

При отсутствии прерываний в состоянии "счет" последовательно выполняются этапы рабочего цикла: выборка очередной команды и определение по коду операции ее группы, подготовка операндов (формирование исполнительных адресов и выборка операндов из памяти), обработка операндов в АЛУ и запоминание результата.

В процессе выполнения заданной командой операции формируется признак результата операции, используемый командами условного перехода при организации ветвлений в программах.

Указанная выше последовательность составляет основной вариант рабочего цикла, реализуемый при выполнении основных команд.

Конвейер команд — это способ организации вычислений, используемый в современных процессорах и контроллерах с целью повышения их производительности (увеличения числа инструкций, выполняемых в единицу времени), технология, используемая при разработке компьютеров и других цифровых электронных устройств. Идея заключается в разделении обработки компьютерной инструкции на последовательность независимых стадий с сохранением результатов в конце каждой стадии. Это позволяет управляющим цепям процессора получать инструкции со скоростью самой медленной стадии обработки, однако при этом намного быстрее, чем при выполнении эксклюзивной полной обработки каждой инструкции от начала до конца.