ORGANIZATsIYa_EVM

регистровый формат RR, а команды MOV (пересылки) осуществляют перемещение только из регистра в регистр или обмен между группами регистров.

Если в CISC архитектуре существуют команды, которые кроме операций на сумматоре активизируют работу сдвигателя, осуществляя сдвиг операции,

то в RISC архитектуре таких команд нет, а есть отдельные команды арифметики и сдвига. Как сказано выше связь процессора с оперативной памятью в RISC архитектуре осуществляется посредством команд LOAD или

STORE, выполняющих загрузку и выгрузку регистровых файлов из/в

процессор.

С вводом механизмов базирования и индексирования, а далее механизма динамического преобразования адресов обращения к памяти, время выборки данных увеличилось, но в целом архитектура ЭВМ выиграла в производительности, во-первых, за счет того, что выше указанные механизмы явились основными элементами организации многопрограммного режима ЭВМ, а во-вторых, из-за того, что программный код (последовательность команд) на линейном участке выполняется в пределах страницы и сегмента.

Необходимости производить полный цикл преобразования адреса из логического в физический, каждый раз нет а делать это только при изменении значения страницы или сегмента, если параметры преобразования текущей страницы и сегмента сохранять в регистрах процессора или в специальных буферных памятях, т.е. «опускать» этапы преобразования адресов, используя их.

Другим средством для ускорения вычислительного процесса было введение регистровой памяти. Это направление, в конечном счете привело к созданию RISC архитектуры процессора.

CISC архитектура

1.Большой набор команд.

2.Команды достаточно сложны, со сложной структурной адресацией

операндов, зачастую имеют нефиксированный формат от 1 до 16 байт.

3. Имеют действия с операндами, находящимися как в общих

(программных) регистрах процессора, так и в формате команды или оперативной памяти, адреса которых формируются на основании кодировки,

указанной в самой команде (байт-модификатор)

4. Выполняются в зависимости от формата от нескольких единиц до десятков и сотен тактов процессора.

БУ – блок управления РФ – регистровый файл ОУ – оперативное устройство ОП – оперативная память

RISC архитектура

1.Команды простые, выполняются за 1, 2 тактов компьютера.

2.Формат фиксирован, что упрощает управление потоком команд в процессоре.

3.Процессорное ядро содержит регистровый файл, формат команд RR.

4.Для доставки данных из памяти и записи результата в память используются команды LOADи STORE.

БУ

(1) формат RR

СТРУКТУРЫ И ФОРМАТЫ КОМАНД И ДАННЫХ В ПРОЦЕССОРЕ.

Одним из важных факторов, учитываемых при проектировании и выборе архитектуры процессора, является определение набора команд, видов обрабатываемых данных их форматы и структура.

Именно вышеперечисленные исходные параметры определяют микроархитектуру процессора.

Команда-это своего рода информационный блок или двоичный код в котором кодируется выполняемая операция над данными , их местонахождение в вычислительной системе и где будет сохранен результат операции. Следовательно команды, их двоичный код являются конечным результатом преобразований всех уровней в иерархической вычислительной системе, стоящими выше уровня микроархитектуры процессора.

По характеру выполняемых операций различают следующие основные группы команд

Классификация команд по виду выполняемых операций

Исходя из определения команды, код ее должен в общем случае состоять из двух частей : операционной и адресной для которых в формате команды отводят группы разрядов(поля). Если операционная часть во многих случаях определяется одним полем, то адресная часть состоит из нескольких полей.

Наличие нескольких полей в адресной части дает возможность кодировать одно, двух и трех адресные команды и различные способы адресации с использованием механизмов базирования и индексирования.

Когда говорят о формате команды, то имеют в виду ее структуру то есть разметку с указанием номеров разрядов, определяющих границы отдельных полей,с указанием числа разрядов(бит) в каждом поле. Форматы команд могут быть постоянной или переменной длины в рамках одной системы команд.

При использовании команд переменной длины в структуру команд закладывают код длины команды для которого используют или отдельные биты или косвенное кодирование указывая длину ,например, значением разрядов кода операции.

И так код поля операции и количество разрядов в поле определяет множество выполняемых команд в системе.

Адресная часть, указывающая адрес операнда содержит в общем случае не абсолютный физический адрес памяти, как это было в первой фон-

неймановской модели, а так называемое смещение относительно некоторого физического (логического при использовании динамического преобразования адреса) адреса в оперативной памяти так как в противном случае при большом объеме памяти для указания абсолютного адреса пришлось бы использовать слишком длинные адресные поля.

С другой стороны выбирая длину команд необходимо учитывать чтобы длины команд были в согласовании с элементами данных выбираемых из памяти для обработки и равны байту, полуслову, слову, и так далее с целью упрощения аппаратной логики выборки информации из памяти.

Что же касается наличия числа адресных полей в формате команд, то наиболее простым вариантом было бы использование четырех полей:

Два поля для источников операндов Поле для хранения результата операции

Поле для указания адреса следующей команды в программе То есть использовать принудительный порядок выборки команд.

Такая технология на уровне программного кода не используется а используется в микропрограммах, для которых характерны алгоритмы с детерминированными связями между операторами.

Использование трех адресных команд было характерно для первых ЭВМ команды которых имели вид:

ОП[A3] : =ОП[A2] *ОП[A1]

Операция производится над содержимым ячеек с адресами A1 и A 2

Результат записывается в память по адресу A3.

Формирование адреса следующей команды в системах с трех адресной организацией на линейном участке программы происходит автоматически увеличиваясь на длину выполненной команды, а командах управления кодируется обычно в одном из адресных полей.

Для сокращения длины команды используют двух адресный формат ОП[A1] : = ОП[A1]* ОП[A2]

Применение одноадресного формата команды, в которой указывается адрес одного операнда целесообразно использовать для обработки данных с размещением по последовательным адресам в памяти для которой оператор имеет следующий вид:

АККУМ : = АККУМ*ОП[A1]

То есть в процессе обработки данные считываются из памяти,

обрабатываются в процессоре и результат обработки используется в последующем цикле, как второй операнд при этом формат команды указывает на адрес начала массива и содержит код длины массива.

Определив формат команды далее необходимо разработать технологию формирования адреса обращения к данным или по другому способы адресации в командах. Поэтому выбор способов адресации, формирование исполнительного адреса и преобразование адресов является одним из важных вопросов при разработке и выборе архитектуры процессора.

Разнообразие способов адресации усложняет аппаратную логику блока формирования адреса с одной стороны, а с другой расширяет функциональные возможности команд и соответственно дает возможность более гибкого управления вычислительным процессом.

Так что при разработке архитектуры процессора необходимо учитывать этот фактор, фактор который в свое время стал одним из определяющих в направлениях развития CISC и RISC архитектур процессоров.

Способы адресации. 1. Непосредственная.

КОП R1 CONSTANTA

Операнд размещается в формате команды

R1: = [R1]* const.

2. Прямая.

Аисп = [A] где [A]-содержимое поля адресной части команды.

Использовалась в первых ЭВМ. Может быть реализована как частный случай относительной адресации, если базирование не используется.

3. Относительная адресация

Aисп = Aбазы + Aсмещ

Абазы – адрес значение которого может находится в одном из общих или специально выделенных регистрах для хранения значения базового адреса , при

нулевом значении содержимого базового регистра относительная адресация

трансформируется в прямую.

Варианты относительной адресации

Базовый адрес

Базовый адрес

Индексная адресация.

Реализуется также как относительная, с той лишь разницей, что в индексной ячейке хранится не базовый адрес а индекс(смещение) величина которого используется для модификации адреса данных(увеличения или уменьшения в зависимости от режима индексирования) при выполнении команды.

Данный режим используется при обработке массива данных при организации циклических вычислений.

Поле адреса Регистра индекса

смещение

смещение

Косвенная адресация.

Адрес операнда указывается косвенно через указатель, который находится в формате команды. В случае использования регистра в качестве указателя адреса содержимое этого регистра и будет адресом операнда в памяти. Такая форма косвенной адресации носит название косвенной регистровой, может быть использован и другой режим когда указателем адреса операнда может служить ячейка оперативной памяти.

Форматы данных.

В ЭВМ применятся две формы представления чисел с фиксированной и

плавающей точкой .При представлении чисел с фиксированной точкой диапазон представления чисел зависит от расположения точки в разрядной сетке числа. Если точка располагается слева от старшего разряда, диапазон

Где n –количество разрядов числа.

Представление чисел с плавающей точкой в общем случае имеет вид

Х=S*p х q

S*p- характеристика числа q-мантисса ,дробное число.

p-порядок числа, может быть как положительным так и отрицательным

числом.

Для упрощения операций над порядками вводят так называемый

смещенный порядок pсмещ=p+A A=2*k где к -число разрядов порядка

То есть pсмещ является положительным числом

Для отображения числа с плавающей точкой разрядная сетка делится на два поля:

Поле порядка Поле мантиссы

Знак числа указывается в крайнем левом разряде разрядной сетки числа Для повышения точности вычислений используют нормализацию

основанную на том, что при фиксированном числе разрядов мантиссы любая величина в машине представляется с наибольшей точностью нормализованным числом, оно считается нормализованным, если мантисса будет выражаться значением

1/s <v=q<1

В случае двоичного представления чисел это означает: ½<v=q<1.