R * R  R

R * S  R; S * R  R; R * S  S; S * R  S

S * S  S

а посылочные операции реализуют следующие передачи:

R  R; R  S; S  R; S  S

1 q₁ q

КОП

R1

R2

q = 3 - 5

m = 10 - 20

1 q₁ m

КОП

R1

S2

1 m₁ m

КОП

S1

S2

Классификация машинных команд.

По характеру выполняемых операций различают следующие группы команд:

1. Команды арифметических операций для двоичных чисел.

2. Команды десятичной арифметики.

3. Команды логических операций.

4. Команды передачи кодов.

5. Команды операций ввода – вывода.

6. Команды передачи управления и др.

По количеству адресов в теле команды :

• одноадресные

• двухадресные

• трехадресные

• безадресные.

По способу адресации операндов:

1. С прямой адресацией

2. С косвенной адресацией

3. С абсолютной адресацией

4. С относительной адресацией.

Команды передачи управления.

Это команды, управляющие порядком выполнения команд.

При естественном порядке после выполнения очередной команды выполняется команда, расположенная в следующей по порядку ячейке памяти. Обычно адрес команд хранится в специальном регистре – счетчике команд (СчК), содержимое которого после выполнения каждой команды автоматически увеличивается на «1» , а если память имеет побайтовую адресацию, то на столько, сколько байт содержит текущая команда. (В этом случае приращение адреса команды составит l_К ).

Естественный порядок выполнения команд может быть нарушен:

1. Командами перехода (передачи управления).

2. Командами замещения («Выполнение»).

3. Сменой состояния программ.

4. Запросами прерывания программы.

Рассмотрим подробнее команды перехода. Известны многочисленные варианты команд перехода, однако принцип состоит в том, что адресная часть команды перехода непосредственно или после суммирования с содержимым базового регистра передаются в счетчик команд, и, следовательно, после данной команды может быть выполнена команда из произвольной ячейки памяти, номер которой определяется адресной частью команды перехода.

Для упрощения изложения рассмотрим команды переходов без относительной адресации.

Различают два основных вида команд переходов:

• команда безусловного перехода (БП)

• команда условного перехода (УП)

1. Команда безусловного перехода совершает переход всегда, независимо от каких – либо условий.

БП А

При этом следующей за командой БП выполняется команда, адрес которой указан в адресной части команды БП.

Р_ГД_ОП

ОП

Р_Г А_ОП

Р_Г К

БП А

С_Ч К

При этом : С_Ч К : = Р_Г К [A]

С_Ч К : = Р_Г К [A]

Р_Г А_ОП : = С_Ч К

Р_Г Д_ОП : = ОП[Р_Г А_ОП ]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

1. Другим вариантом команды БП является переход по косвенному адресу (БПК).

БПК А

На косвенную адресацию указывает код операции команды. Управление передается команде, расположенной в ячейке, адрес которой указан в адресной части команды БПК. В этом случае выполняется следующая процедура:

Р_Г К

Р_ГД_ОП

ОП

Р_Г А_ОП

БПК А

С_Ч К

Р _Г А_ОП : = Р_Г К [A]

Р_Г Д_ОП : = ОП [ Р_Г А_ОП ]

С_Ч К : = Р_Г Д_ОП

Р_Г А_ОП : = С_Ч К

Р_Г Д_ОП : = ОП [ Р_Г А_ОП ]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

1. Третьим вариантом команды безусловного перехода является безусловный переход по смещению (БПС).

БПС В

В этом случае адрес следующей команды определяется как алгебраическая сумма текущего адреса команды БПС и смещения В, хранящегося в адресном поле команды БПС.

БПС В

Р_Г К

Р_ГД_ОП

ОП

Р_Г А_ОП

С_Ч К

СМ

С_Ч К := С_Ч К + Р_Г К[B]

Р_Г А_ОП : = С_Ч К

Р_Г Д_ОП : = ОП[Р_Г А_ОП ]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

1. И, наконец, рассмотрим команду безусловного перехода по косвенному регистровому адресу (БПКР):

БПКР В

В этом случае адрес следующей команды находится в регистре общего назначения, номер которого записан в адресном поле команды БПКР.

Р_Г К

Р_ГД_ОП

ОП

Р_Г А_ОП

БПКР R

РОН

С_Ч К

С_Ч К := РОН [Р_Г К[R]]

Р_Г А_ОП : = С_Ч К

Р_Г Д_ОП : = ОП [С_Ч К]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

1. Команда безусловного перехода при относительной адресации (БПО).

БПО В D

В этом случае адрес следующей команды определяется как сумма содержимого регистра базы (В) и смещения (D). При этом в адресной части команды указывают адрес регистра общего назначения, используемого в качестве базового регистра, и само смещение.

БПО В D

Р_Г К

Р_ГД_ОП

ОП

Р_Г А_ОП

РОН

С_Ч К

СМ

С_Ч К := РОН [В] +D

Р_Г А_ОП : = С_ЧК

Р_Г Д_ОП : = ОП[Р_Г А_ОП]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

1. В ряде ЭВМ используют команды безусловного перехода с относительной адресацией и индексированием (БПОИ).

БПОИ Х В D

При этом адрес перехода определяется как сумма содержимого регистров базы, индекса и смещения.

БПОИ Х В D

Р_Г К

Р_ГД_ОП

ОП

Р_Г А_ОП

РОН

С_Ч К

СМ

С_Ч К := РОН [X] + РОН [В] +D

Р_Г А_ОП : = С_Ч К

Р_Г Д_ОП : = ОП [Р_Г А_ОП]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

1. В ЭВМ со стековой памятью часто используют команду перехода по стеку (БПСТ). В этом случае адрес следующей команды сливают из стека и одновременно указатель стека (УС) уменьшают на «1» . Команда БПСТ состоит только из кода операции.

С_Ч К := СТЕК [УС]

Р_Г А_ОП : = С_Ч К

Р_Г Д_ОП : = ОП[Р_Г А_ОП]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

УС : = УС - 1

Р_Г К

Р_ГД_ОП

ОП

Р_Г А_ОП

БПСТ

УС

-1

С_Ч К

СТЕК

1. Команды безусловного перехода по укороченному адресу (БПУ). В этом случае в адресной части команды БПУ указывают только младшую часть адреса следующей команды.

БПУ А_МЛ

Полный адрес следующей команды получается путем приформировывания к А_МЛ старшей части (А_CТ) адреса. При этом старшая часть адреса обычно состоит из одних нулей, а в ЭВМ со страничной организацией А_СТ принимается равной номеру текущей страницы. При этом команда БПУ позволяет адресовать любую команду текущей страницы. Для перехода на другую страницу надо использовать команду безусловного перехода с полным адресом (БП)

Р_Г К

Р_ГД_ОП

ОП

Р_Г А_ОП

БПУ А_МЛ

С_Ч К

Р_ГN_СТР

«0»

С_Ч К : = Р_ГN_СТР * А_МЛ

Р_Г А_ОП : = С_Ч К

Р_Г Д_ОП : = ОП [Р_Г А_ОП]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

При работе с нулевой страницей:

С_Ч К := А_МЛ

Р_Г А_ОП : = С_Ч К

Р_Г Д_ОП : = ОП [Р_Г А_ОП]

Р_Г К : = Р_Г Д_ОП

Подобная организация выбора адреса следующей команды позволяет обращаться из любой страницы к нулевой странице, не изменяя содержимого регистра номера страниц (Р_ГN_СТР). Для этого в старшую часть адреса необходимо занести «0». Это реализуется аппаратным методом – путем установки между Р_ГN_СТР и С_Ч К и выполняется

С_Ч К

&

А_МЛ

Р_ГN_СТР

с помощью специальной команды безусловного перехода с укороченной адресной частью (БПУО):

БПУО А_МЛ

При этом содержимое регистра номера страниц Р_ГN_СТР сохраняется неизменным, а содержимое счетчика команд СчК будет соответствовать адресам нулевой страницы. Таким образом, все дальнейшие команды будут выбираться из нулевой страницы, а для возвращения на предыдущую страницу достаточно воспользоваться командой безусловного перехода с укороченной частью (БПУ).

Команды условного перехода.

При условном переходе адрес следующей команды зависит от выполнения некоторого условия. Обычно, если условие выполняется, то происходит переход к команде по адресу, указанному в адресной части команды условного перехода (УП).

УП А

В противном случае выбирается следующая по порядку команда, адрес которой определяется содержимым счетчика команд, увеличенным на приращение адреса команды l_К. Так же, как и в команде безусловного перехода могут использовать те же способы адресации. Условия перехода (результат предыдущей операции >0, <0, =0, переполнение и т.д.) задаются кодом операции УП или в виде отдельного поля кода маски условия М в команде УП.

УП М А

В последнем случае следующая команда определяется по алгоритму:

1 0

С_Ч К : = Р_ГК[A]

С_Ч К := С_Ч К +l_K

Здесь У_C[М] - логическая функция (условие), заданное маской М.

Если же условие перехода задается кодом операции, то алгоритм примет вид:

1 0

С_Ч К : = Р_ГК[A]

С_Ч К := С_Ч К +l_K

Так, например, в больших ЭВМ используется 4-х разрядная маска условия, каждый разряд маски управляет своим признаком. Это позволяет задавать в качестве условия перехода выполнение одного из четырех признаков результата (если в маске одна единица), либо дизъюнкция признаков (если в маске несколько единиц).

Результат операции	Код признака	Условное обозначение	Маска условия ЕС ЭВМ
=0 <0 >0 переполнение	00 01 10 11	ПР0 ПР1 ПР2 ПР3	1000 0100 0010 0001

При этом при М=1111 команда УП выполняется как безусловный переход, а при М=0000 (пустая команда) действует естественный порядок выборки команд. Таким образом, в ЭВМ исключается необходимость в отдельной команде БП.