28 Классификация по месту хранения операндов

С позиций хранения операндов и доступа к ним различают следующие виды архитектур системы команд:

• стековую;

• аккумуляторную;

• регистровую;

• с выделенным доступом к памяти.

Выбор той или иной архитектуры влияет на следующие моменты: сколько адресов будет содержать адресная часть команд, какова будет длина этих адресов, насколько просто будет происходить доступ к операндам и какой, в конечном итоге, будет общая длина команд.

29 Архитектура с выделенным доступом к памяти

В архитектуре с выделенным доступом к памяти обращение к основной памяти возможно только с помощью двух специальных команд: load и store. Команда load (загрузка) обеспечивает считывание значения из основной памяти и занесение его в регистр процессора (в команде обычно указывается адрес ячейки памяти и номер регистра). Пересылка информации в противоположном направлении производится командой store (сохранение). Операнды во всех командах обработки информации могут находиться только в регистрах процессора (чаще всего в регистрах общего назначения). Результат операции также заносится в регистр.

В архитектуре отсутствуют команды обработки, допускающие прямое обращение к основной памяти. Допускается наличие в архитектуре структуры команд ограниченного числа команд, где операнд является частью кода команды.

Состав и информационные тракты вычислительной машины с выделенным доступом к памяти показаны на рис. 2.52.

Рис. 2.52. Архитектура вычислительной машины с выделенным доступом

к памяти

Архитектура с выделенным доступом к памяти характерна для всех вычислительных машин с RISC-архитектурой. Команды в таких вычислительных машин, как правило, имеют длину 32 бита и трехадресный формат. В качестве примеров вычислительных машин с выделенным доступом к памяти можно отметить HP PA-RISC, IBM RS/6000, SPARC, MIPS R4000, DEC Alpha и т. д. К достоинствам архитектуры следует отнести простоту декодирования и исполнения команды.

30 Типы команд

Для описания основных типов операций примем следующую классификацию:

• команды пересылки данных;

• команды арифметической и логической обработки;

• команды работы со строками;

• команды SIMD;

• команды преобразования;

• команды ввода/вывода;

• команды управления потоком команд.

Команды пересылки данных

Это наиболее распространенный тип машинных команд. В таких командах должна содержаться следующая информация:

• адреса источника и получателя операндов – адреса ячеек памяти, номера регистров процессора или информация о том, что операнды расположены в стеке;

• длина подлежащих пересылке данных (обычно в байтах или словах), заданная явно или косвенно;

• способ адресации каждого из операндов, с помощью которого содержимое адресной части команды может быть пересчитано в физический адрес операнда.

Эта группа команд обеспечивает передачу информации между процессором и основной памятью, внутри процессора и между ячейками памяти. Пересылочные операции внутри процессора имеют тип «регистр-регистр». Передачи между процессором и памятью относятся к типу «регистр-память», а пересылки в памяти – к типу «память-память».

Команды арифметической и логической обработки

В данную группу входят команды, обеспечивающие арифметическую и логическую обработку информации в различных формах ее представления. Для каждой формы представления чисел в архитектуре системы команд обычно предусматривается некий стандартный набор операций.

Помимо вычисления результата выполнение арифметических и логических операций сопровождается формированием в АЛУ признаков (флагов), характеризующих этот результат. Наиболее часто фиксируются такие признаки, как: Z (Zero) – нулевой результат; N (Negative) – отрицательный результат; V (oVerflow) – переполнение разрядной сетки; С (Carry) – наличие переноса.