Лекции по Вычислительным системам, сетям и телекоммуникациям   

2. Структура и принципы функционирования процессора вычислительной системы

2.3.2. Система команд процессора

В общем случае система команд процессора включает в себя четыре основные группы команд.

Команды пересылки данных пересылают операнды (копируют) из источника (Source) в приемник (Destination) не требуя выполнения никаких операций над ними. Источником и приемником могут быть внутренние регистры процессора, ячейки памяти или устройства ввода/вывода. АЛУ в данном случае не используется.

К командам пересылки данных относятся:

-       загрузка (запись) содержимого во внутренние регистры процессора;

-       сохранение в памяти содержимого внутренних регистров процессора;

-       копирование содержимого из одной области памяти в другую;

-       запись в устройства ввода/вывода и чтение из устройств ввода/вывода.

Арифметические команды выполняют операции сложения, вычитания, умножения, деления, увеличения на единицу (инкрементирования), уменьшения на единицу (декрементирования) и т.д. Этим командам требуется один или два входных операнда. Формируют команды один выходной операнд.

К арифметическим командам относятся:

-       команды операций с фиксированной запятой (сложение, вычитание, умножение, деление);

-       команды операций с плавающей запятой (сложение, вычитание, умножение, деление);

-       команды очистки;

-       команды инкремента ( +1) и декремента ( -1);

-       команда сравнения.

Логические команды производят над операндами логические операции, например, логическое И, логическое ИЛИ, исключающее ИЛИ, очистку, инверсию, разнообразные сдвиги (вправо, влево, арифметический сдвиг, циклический сдвиг). Этим командам, как и арифметическим, требуется один или два входных операнда, и формируют они один выходной операнд.

К логическим командам относятся:

-       логическое И, логическое ИЛИ, сложение по модулю 2 (Исключающее ИЛИ);

-       логические, арифметические и циклические сдвиги;

-       проверка битов и операндов;

-       установка и очистка битов (флагов) регистра состояния процессора (PSW).

Команды переходов предназначены для изменения обычного порядка последовательного выполнения команд. С их помощью организуются переходы на подпрограммы и возвраты из них, всевозможные циклы, ветвления программ, пропуски фрагментов программ и т.д. Команды переходов всегда меняют содержимое счетчика команд. Переходы могут быть условными и безусловными. Именно эти команды позволяют строить сложные алгоритмы обработки информации.

К командам переходов относятся:

-        команды безусловных переходов;

-        команды условных переходов.

В соответствии с результатом каждой выполненной команды устанавливаются или очищаются биты регистра состояния процессора (PSW). Но надо помнить, что не все команды изменяют все имеющиеся в PSW флаги. Это определяется особенностями каждого конкретного процессора.

У разных процессоров системы команд существенно различаются, но в основе своей они очень похожи. Количество команд у процессоров также различно. Например, у процессора МС68000 всего 61 команда, а у процессора 8086 – 133 команды. У современных мощных процессоров количество команд достигает нескольких сотен. В то же время существуют процессоры с сокращенным набором команд (так называемые RISC-процессоры), в которых за счет максимального сокращения количества команд достигается увеличение эффективности и скорости их выполнения.

Материал главы 2 основан на обобщении работ [2, 6, 7, 8, 59].



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.