Лекция № 5 (29.03.12)
Система команд процессора
Команда, выполняемая процессором, в общем случае состоит из кода операции (КОП) и адресной части, которая определяет используемые операции – операнды.
Операнды могут быть следующих типов:
Непосредственные, т.е. заданные в команде. Являются 8-ми, 16-ти, 32-х разрядными константами, задаваемыми в адресной части команды.
Регистровые, расположенные в регистрах. Могут быть в одном из программно доступных регистров процессора (поле R), либо подразумевается неявно от операции.
Операнды, расположенные в памяти. Адресуются номером (адресом) начального байта операнда, адрес операнда и операнды могут быть длинной от одного до нескольких байтов. Разрядность адреса может быть 24, 31, 64 бита. Операнды могут быть фиксированы и переменной длинны. Переменная длина операнда указывается в поле команды L. Часто используются операнды фиксированной длины – байт, полуслово (2 байта, адрес кратный 2-м), слово (4 байта – адрес кратен 4-м), двойное слово (8 байт, адрес кратен 8), учетверенное слово (16 байт, адрес кратен 16-ти).
Команда одной из ЭВМ имеет длину один, 2, или 3 полуслова и могут использовать различные форматы ( с фиксированной запятой – целые и дробные, с плавающей запятой).
Длина команды определяется двумя старшими битами кода операции:
00 – одно полуслово,
01 -2 полуслова
10 – 2 полуслова
11 – 3 полуслова
Код операции при использовании различных архитектур может быть с двумя или одним байтами.
Новые команды получены путем добавления второго кода операции в шестой байт команд. Разряд 40 – 47. Генерация адресов операндов, размещенных в памяти основана на косвенно регистровой операции, когда адрес берется из регистра заданное полем R в команде или при вычислении с использованием содержимого базового регистра (B), содержимого индексного регистра (X) и смещения, указанного в поле D в байтах. A=B+X+D. Это делается для динамического использования памяти и рационального ее распределения. Широко используется переменный состав команд.
Основные составляющие (чего – не понятно, препод не раскололся)
Код операции (КОП)
Индексы, указывающие на первый, второй, третий и четвертый операнды команды.
R1, R2, R3 – номера регистров.
B1, B2, B4- номера базовых регистров.
X2 – номер индексного регистра
D1, D2, D4, DL1, DH1, DL2, DH2 – смещение, L – младшая часть смещения, H – старшая часть смещения.
M1, M2, M4 - поля маски
I2 – поля непосредственных операндов.
L, L1, L2 – поля длин операндов.
Нулевые значения номеров базового и индексного регистров означает их отсутствие при формировании адреса.
В системе команд Z архитектуры предусмотрено 5 классов операций:
Целочисленная двоичная арифметика, логические операции, команды переходов и т.д.
Десятичные (операции над десятичными числами).
С плавающей точкой.
Команды управления – операции для управления работой процессора
Операции ввода/вывода
Класс основных команд включает команды Z архитектуры с фиксированной точкой. Предусмотрены операции над целыми числами со знаком и без знака, логические операции. Десятичные команды выполняют операции в десятичной арифметике, и эти операнды размещаются всегда в основной памяти. И имеют формат SS (память – память). Длина операндов определяется длиной поля L команды.
Форматы данных
Параметры и диапазоны чисел с плавающей точкой.
Параметры и диапазон |
Короткий формат (32 бита) |
Длинный формат (54 бита) |
Расширенный формат (128 бит) |
Разрядность порядка (количество разрядов, которое отводится под порядок) |
8 |
11 |
15 |
Разрядность мантиссы |
23 |
52 |
112 |
Максимальный порядок |
127 |
1023 |
16383 |
Минимальный порядок |
-126 |
-1022 |
-16382 |
Смещение порядка |
127 |
1023 |
16383 |
Модуль максимального числа |
Примерно 3, 41^38 |
Примерно 1,8*10^308 |
1,2*10^4932 |
Наименьшее число |
1,4 * 10^-45 |
4,9*10^-324 |
6,5*10^-4956 |
Целые числа
Положительные числа представляются в прямом коде со знаковым разрядом равным нулю. Отрицательные числа в дополнительном коде со знаковым разрядом равным 1.
Полуслово
Слово
Двойное слово
Учетверенное слово
