Форматы команд risc-процессора
Рассмотрим форматы команд на примере процессоров архитектуры Power PC, разработанной корпорациями IBM, Apple и Motorola.
Все команды имеют длину 32 разряда и могут быть 3-х форматов:
1 формат — КОП (6); RS (5); Rt (5); I (16),
где КОП(6) – поле кода операции, содержащее 6 разрядов; RS(5), Rt(5) — поля адресов регистров (по 5 разрядов); I(16) – 16-разрядный непосредственный операнд.
2 формат — КОП (6); RS (5); Rt (5); Rk (5).
3 формат — отличается от 2-го формата наличием дополнительного 32-разрядного командного слова, в котором для различных кодов операций могут находиться 32-разрядные непосредственный операнд, смещение или адрес перехода.
Архитектура Power PC определяет операции регистр – регистр для всех команд обработки. Источником данных являются встроенные регистры или непосредственные операнды. Трехрегистровый формат команд позволяет отличать регистр результатов от 2-х регистров – источников, позволяя использовать их в других командах. Данные пересылаются между памятью и регистрами только специальными командами загрузки/ сохранения. Адреса памяти формируются с использованием базового регистра и смещения.
Формат команд в ia-64, структура пакета инструкций
Формат команд IA-64 содержит 41 разряд и имеет фиксированную длину (рис). Поле КОП занимает 14 разрядов, под адрес 64 предикатных регистров (PR) отводится 6 разрядов, три 7-битных поля используются для адресации 128 регистров общего назначения (GR) или регистров с плавающей точкой (FR).
Б ольшинство целочисленных команд трехадресные, а их аргументы находятся в регистрах, однако встречается и литеральное (символьное) представление аргументов. Имеются также модификации команд add и sub, которые являются четырехадресными: в них к сумме / разности регистров прибавляется / вычитается 1.
К
оманды
в формате IA-64 упакованы по три в 128-битный
LIW (long instruction word) пакет .
Рис. Пакет инструкций IA-64
В каждый пакет при трансляции компилятор помещает шаблон, который размещается в 5-битовом поле Т. Шаблон пакета указывает не только на то, какие команды в пакете могут выполняться независимо, но и какие команды из следующего пакета могут выполняться параллельно. Команды в пакетах не обязательно должны быть расположены в том же порядке, что и в машинном коде, и могут принадлежать к различным путям ветвления. Компилятор может также помещать в один пакет зависимые и независимые команды, поскольку возможность параллельного выполнения определяется шаблоном пакета. В отличие от некоторых ранее существовавших архитектур со сверх длинными словами команд (VLIW), IA-64 не добавляет команд «нет операции» (NOPS) для дополнения пакетов.
Функции центрального устройства управления процессором
Центральное устройство управления (ЦУУ) – это комплекс средств автоматического управления процессом передачи и обработки информации. ЦУУ вырабатывает управляющие сигналы (УС), необходимые для выполнения всех операций, предусмотренных системой команд, а также координирует работу всех узлов и блоков ЭВМ. В связи с этим можно считать ЦУУ преобразователем первичной командной информации, представленной программой решения задачи, во вторичную командную информацию, представляемую управляющими сигналами.
В общем случае ЦУУ формирует управляющие сигналы для реализации следующих функций:
1) выборки из памяти кода очередной команды;
2) расшифровки кода операции и признаков выбранной команды;
3) выборки операндов и выполнения машинной операции;
4) обеспечения прерываний при выполнении команд;
5) формирования адреса следующей команды;
6) учета состояний других устройств машины;
7) инициализации работы контроллеров (каналов) ввода-вывода;
8) организации контроля работоспособности ЭВМ.