Рабочий цикл мп
Вычислительный процесс можно разделить на 3 этапа:
ввод информации в ОП
обработка информации
вывод информации и регистрация результатов решения задач.
Для того, чтобы решить задачу на микроЭВМ, необходимо предварительно ввести программу решения данной задачи в ОП и необходимые исходные данные. Программа вводится вручную с клавиатуры, или с помощью устройств ввода информации. Ввод исходных данных возможен и в процессе вычислений. Решение любой задачи сводится к выполнению конечной последовательности простых арифметических или логических операций. Каждая операция в ЭВМ выполняется под действием команды. Программа решения задачи, хранимая в ОП ЭВМ начинает выполняться с первой команды, т.е. после указания начального адреса программы. Цикл выполнения каждой команды происходит следующим образом: после пуска ЭВМ по начальному адресу (адресу первой команды программы) указанному в регистре адреса устройством управления из основной памяти считывается первая команда программы и передается на регистр команд устройства управления, который дешифрирует код операции и преобразует КОП схемно или микропрограммно в серию управляющих сигналов, по которым в АЛУ будет выполнена данная операция. Одновременно с этим устройство управления по адресам, указанным в адресной части команды выбирает операнды из ячеек памяти или регистров МП и направляет их в АЛУ, где над ними выполняется операция, закодированная в операционной части команды. В счетчике команд устройством управления будет сформирован адрес следующей команды при естественном ходе выполнения программы путем увеличения его содержимого на число единиц, равное числу байт команды.
Результат выполненной в АЛУ операции передается сначала в регистр-аккумулятор, а затем по адресу, указанному в команде – в регистр МП или в ячейки ОП. На этом цикл выполнения команды заканчивается и по сигналу ее окончания из основной памяти извлекается следующая команда, для которой цикл выполнения повторяется. Т.о. микроЭВМ реализует программу вычислений, выполняя последовательно команду за командой программы. Порядок выполнения команд в случае возрастания их адресов называется естественным ходом выполнения программы. В программах решения задач и в составе любой ЭВМ имеются команды передачи управления или команды перехода. Команды передачи управления служат для прерывания естественного хода выполнения программы, и в этом случае адрес следующей команды указывается в команде перехода. В этих случаях возможны ветвления программы и организации различных циклов, для чего используются циклические операции. В этом случае многократно повторяются одни и те же участки программы. Такой ход выполнения получил название принудительного. После выполнения всех команд программы ПК выдает результат решения задачи на устройство вывода информации, микроЭВМ переходит в режим ожидания. В зависимости от порядка прохождения задач в микроЭВМ различают следующие режимы работы:
однопрограммный
многопрограммный (мультипрограммный)
режим реального масштаба времени
режим работы с разделением времени
Для ПК, кроме того, различают следующие режимы работы (в зависимости от структуры МП):
реальный
защищенный
виртуальный
Системы команд МП. Форматы команд и способы адресации операндов.
Решение любой задачи сводится к конечной последовательности простых арифметических и логических операций. Каждая операция в ЭВМ выполняется под воздействием команды. Под командой понимают совокупность сведений, необходимых МП для выполнения определенных действий при реализации программы. Множество команд, реализуемых в ЭВМ, образуют ее систему команд. Система команд определяет функциональные возможности ЭВМ. Большинство ЭВМ имеют в основном от 70 до 200 базовых команд.
Под базовой командой понимают команду, которая определяет выполняемую операцию без учета модификации команды за счет использования различных режимов адресации и регистров РОН являются источниками и приемниками информации.
Например, МП КР580 содержит 78 базовых команд, 244 - модифицированных. МП 8086 (Intel)- содержит 113 базовых команд, а модифицированных - более 300.
Важнейшей характеристикой команды является ее формат, определяющий структурные элементы команды, каждой из которых интерпретируется определенным образом при ее выполнении. Каждая команда содержит информацию о том, какую операцию нужно выполнить, где взять операнды для выполнения данной операции и куда поместить результат.
Вследствие этого формат любой команды состоит из двух частей: операционной и адресной.
По числу адресов команды бывают безадресные, одноадресные и двухадресные.
Пример безадресных команд: сброс, пуск.
По длине команды бывают однобайтные, двухбайтные и трехбайтные.
Операнды могут находиться в регистрах МП или в ячейках памяти. Если операнды находятся в ячейках памяти, то для использования адресного операнда необходимо сформировать его прямой и косвенный адрес. В этом случае адресная команда требует дополнительного обращения МП к памяти для каждого из ее адресных операндов, это удлиняет интервал выполнения команды по сравнению с командами, в которых операнды находятся в РОН МП. Механизм адресации операндов в значительной степени определяет способность ЭВМ эффективно осуществлять обработку информации. Множество режимов адресации позволяют:
1) определять полный адрес памяти меньшим числом бит, тем самым сокращая длину команды.
2) обращаться к ячейкам памяти, адреса которых вычисляются во время обработки информации, что обеспечивает удобный доступ к данным различной структуры. Существуют следующие основные виды адресации:
- регистровая
- прямая
- непосредственная
- косвенная
Регистровая адресация характеризуется тем, что адресные операнды находятся в регистрах РОН, а в адресной части команды указывается их номер. В случае прямой адресации в адресной части команды указываются адреса ячеек памяти, к которым нужно обратиться за операндами, такая адресация обеспечивает доступ к ограниченной части адресного пространства. При непосредственной адресации значение операнда закодировано непосредственно в адресной части команды и для выполнения действия в АЛУ операнд выбирается из самой команды. При косвенной адресации в адресной части команды указывается номер ячейки памяти, в котором находится не операнд, а его адрес, который нужно вычислить. Эта адресация применяется в тех случаях, когда число разрядов в адресной части команды оказывается недостаточным для указания всех адресов в памяти ЭВМ.
Косвенная адресация бывает:
- регистрово-косвенной
- страничной
- индексной
- относительной
по функциональным признакам в системе команд любого МП выделяют три большие группы команд:
1. команды обработки данных
2. команды передачи данных
3. команды передачи управления
Команды обработки данных делятся на арифметические, логические и команды сдвига.
Команды передачи данных обеспечивают простую пересылку информации без выполнения каких-либо операций обработки. Команды передачи данных делятся на команды, связанные с обращением к памяти и к регистрам, и команды ввода-вывода.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОМАНД
