 |
3.2 Виды адресации. 3.3 Структура и форматы команд МП КР580ВМ80
|
|
|
|
3. 2 Виды адресации
Одной из важнейших архитектурных характеристик МП является перечень возможных способов обращения к памяти или видов адресации. Возможности МП по адресации существенны с двух точек зрения.
Во-первых, большой объем памяти требует большой длины адреса, так как n-разрядный адрес позволяет обращаться к памяти емкостью 2n слов. Типовые 8-разрядные слова МП дают возможность непосредственно обращаться только к 256 ячейкам памяти, что явно недостаточно. Если учесть, что обращение к памяти является наиболее часто встречающейся операцией, то очевидно, что эффективность использования МП во многом определяется способами адресации к памяти большого объема при малой разрядности МП.
Во-вторых, для удобства программирования желательно иметь простую систему формирования адресов данных при работе с массивами, таблицами и указателями. Рассмотрим способы решения этих проблем.
Если адресное поле в команде является ограниченным и недостаточным для непосредственного обращения к любой ячейке памяти, то память в таких случаях разбивают на страницы, где страницей считается 2n ячеек памяти.
Для согласования адресного поля команды малой разрядности с памятью большого объема (для решения “страничной” проблемы) в МП применяются различные виды адресации:
Прямая адресация к текущей странице. При такой адресации программный счетчик разбивается на два поля; старшие разряды указывают номер страницы, а младшие - адрес ячейки на странице. В адресном поле команды размещается адрес ячейки на странице, а адрес страницы должен быть установлен каким-то другим способом, например с помощью специальной команды.
Прямая адресация с использованием страничного регистра. В МП должен быть предусмотрен программно доступный страничный регистр, загружаемый специальной командой. Этот регистр добавляет к адресному полю команды несколько разрядов, необходимых для адресации ко всей памяти.
|
|
|
Прямая адресация с использованием двойных слов. Для увеличения длины адресного поля команды под адрес отводится дополнительное слово (а если нужно, то и два).
Адресация относительно программного счетчика. Адресное поле команды рассматривается как целое со знаком, которое складывается с содержимым программного счетчика для формирования исполнительного адреса. Такой способ относительной адресации создает плавающую страницу и упрощает перемещение программ в памяти.
Адресация относительно индексного регистра. Исполнительный адрес образуется суммированием содержимого индексного регистра и адресного поля команды, рассматриваемого как целое со знаком. Индексный регистр загружается специальными командами.
Косвенная адресация. При косвенной адресации в адресном поле команды указывается адрес на текущей странице, по которому хранится исполнительный адрес. В поле команды при этом требуется дополнительный разряд - признак косвенной адресации. Исполнительный адрес может храниться не в ячейке памяти, а в регистре общего назначения. В этом случае косвенная адресация называется регистровой.
3. 3 Структура и форматы команд МП КР580ВМ80
Система команд МП серии КР580ВМ80 содержит команды трех форматов: однобайтные, двухбайтные и трехбайтные.
Содержимое первого байта указывает на формат команды, код операции, вид адресации и регистры или регистровые пары, если они участвуют в выполнении операции. При этом невозможно указать конкретные разряды, которые отводятся под первые три из указанных составляющих команды, потому что они могут находиться в любых разрядах команды. Но, несмотря на это, будем считать что они кодируются как одно поле, которое называется полем кода операции. Варианты форматов первого байта команды приведены на рисунке 9.
|
|
|
Если в выполнении операции участвуют регистры, то один или два из них могут быть указаны в первом байте команды. При этом под номера регистров в поле команды отводятся вполне определенные разряды: три младших разряда (b2 - b0) кодируют номер регистра источника, содержащего операнд, а три средних (b5 - b3) - номер регистра-приемника, в который засылается результат операции. В тех случаях, когда оба или один из этих регистров не участвуют в выполнении операции, соответствующие разряды используются под код операции.
Принято следующее кодирование регистров:
000 - регистр В, 100 - регистр Н,
001 - регистр С, 101 - регистр L,
010 - регистр D, 110 - ячейка памяти,
011 - регистр Е, 111 - аккумулятор А.
Код 100 является признаком косвенной адресации к памяти с помощью 16-разрядного адреса, размещенного в регистрах Н и L. В зависимости от расположения этого кода в команде, обращение к соответствующей ячейке памяти производится или за операндом, или для записи результатов операции.
Ряд команд МП предусматривает обработку или передачу чисел двойной длины. В этих случаях пары регистров В и С, D и Е или Н и L объединяются в 16-разрядные регистры, имеющие номера 00, 01 и 10 соответственно. Под номера регистровых пар в командах отводятся разряды b2 и b1 (регистр-источник), b5 и b4 (регистр-приемник), а разряды b0 и b3 используются для указания кода операции.
К двухбайтным командам в МП относятся команды с непосредственной адресацией и команды ввода-вывода. Соответственно второй байт команды этой группы содержит 8-разрядный операнд или 8-разрядный адрес устройства ввода или вывода.
В трехбайтных командах второй и третий байты содержат 16-разрядные адреса (в командах с прямой адресацией) или 16-разрядные операнды (в командах загрузки регистровых пар и указателя стека).
После выполнения каждой операции а АЛУ вырабатывается пять признаков, значения которых могут влиять на выполнение последующих команд обработки информации и условной передачи управления. Однако следует иметь ввиду, что различные команды по-разному влияют на отдельные признаки.
|
|
|
Для удобства сохранения и восстановления состояния МП во время прерываний и перехода к подпрограммам все указанные признаки сохраняются в специальном регистре - регистре признаков. Расположение признаков в разрядах регистра приведено в таблице.
где S - признак “знака” (принимает значение старшего разряда
результата);
Z - признак нулевого результата;
АС -признак вспомогательного переноса (если есть перенос
между тетрадами байта, то АС=1, иначе АС=0;
Р - признак четности результата (если число единиц в байте
результата четно, то Р=1, иначе Р=0);
С - признак переноса или заема (если при выполнении коман-
ды возник перенос из старшего разряда или заем в стар-
ший разряд то С=1, иначе С=0).
Примечание: Для команд логического умножения признак вспомогательного переноса АС принимает значение четвертого разряда результата.
Полностью система команд МП серии КР580ВМ80 приведена в приложении учебного пособия " Микропроцессоры и микропроцессорные системы". Там же для каждой команды указывается как, после ее выполнения, изменяется значение каждого признака: устанавливается в соответствии с результатом операции (+), не изменяется (-), сбрасывается в нуль (0) или устанавливается в единицу (1).
В общем случае команда должна содержать следующую информацию:
-код операции, указывающий операцию, которую должен выполнить МП;
-адреса двух операндов (слагаемых, вычитаемых и т. д. ). Если какой- либо из операндов является константой, то вместо его адреса в команде может быть задано значение самого операнда. Однако это обстоятельство должно быть отобржено в коде операции, что бы МП использовал соответствующую часть команды с указанным ее назначения;
-адрес ячейки памяти в которую должен быть помещен результат операции;
-адрес следующей команды.
Т. е. команда в общем случае является четырехадресная. Однако, такая структура команд приводит к более длинному формату команд, что, в свою очередь, сопряжено с более сложным процессом их обработки и структурой процессора. Поэтому, в МП технике наибольшее распространение получили безадресные и одноадресные команды, позволяющие построить простой процессор. Однако, при выполнении сложных операций находят применение различные форматы команд.
|
|
|
В системе команд МП серии 580 имеются однобайтные, двухбайтные и трехбайтные команды.
Информация о способе адресации выполняемой команды содержится в коде операции первого байта команды.
Для ускорения вычислений некоторые операнды хранятся в блоке РОН. Команды, работающие с этими операндами, используют укороченные адресные коды (регистровую адресацию).
Эти команды позволяют исключить сравнительно длинный цикл обращения к ОЗУ и тем самым существенно повысить скорость выполнения операций. В связи с ограниченной разрядностью РОН и при работе с большим массивом данных, используются другие методы адресации, которые позволяют обращаться к операндам, расположенным во внешней по отношению к МП памяти. Наиболее распространенной является косвенная регистровая адресация, которая использует регистровую пару HL.
|
|
|
