Что такое система команд

54

Система команд

Каждый процессор имеет свою систему команд, определяемую его архитектурой. Команда представляет собой определенную последовательность двоичных разрядов и содержит код операции и информацию об операндах.

Формат команды – это совокупность сведений, которые для каждой команды процессора задают: ее длину, состав, назначение. Команды могут быть безадресные и адресные.

В системе команд любого процессора можно выделить следующие основные группы команд:

Пересылка данных между RAM и регистрами процессора.

Управление ходом выполнения программы.

Связь с подпрограммами.

Операции над регистровыми структурами (сдвиг данных в регистрах, очистка регистров и т.д.).

Группа команд, управляющих I/O (вводом/выводом).

Специальные системные команды.

Устройство управления процессора в строгой последовательности в рамках тактовых и цикловых временных интервалов осуществляет:

Её интерпретацию с целью анализа формата, служебных признаков и вычисления адреса операнда (операндов).

Установление временной последовательности всех функциональных управляющих сигналов.

Генерацию управляющих импульсов и передачу их на управляющие шины функциональных частей ПК.

Анализ результата операции и изменение своего состояния для определения адреса следующей команды.

Рассмотрим процесс выполнения команд МП на примере структурной схемы (без устройств ввода-вывода).

На данной схеме толстые линии – это магистрали адреса и данных, тонкие стрелки – сигналы от шины управления, пунктирные линии – непосредственное воздействие электрического сигнала на соответствующий компонент. Связи РОН и генератора не показаны.

Предположим также, что управляющие сигналы устройства управления соответствуют таблице 1.

Структурная схема процессора и взаимосвязи с основной памятью

Таблица 1. Управляющие сигналы устройств управления

Назначение линии

Наращивание содержимого программного счетчика

Чтение информации из программного счетчика и выдача ее на МА

Запись информации с МД в регистр команд

Чтение адреса операции из регистра команд и выдача этого адреса на МА

Запись информации с МА в регистр адреса памяти

Чтение содержимого ячейки памяти и выдача его на МД

Запись информации с МД в ячейку памяти

Запись информации с МД в операционный блок

Прибавление 1 к содержимому в операционном блоке

Инвертирование содержимого операционного блока

Суммирование содержимого операционного блока с содержимым аккумулятора

Запись информации из операционного блока в аккумулятор

Чтение информации из аккумулятора и выдача её на МД

Пример выполнения инструкции МП: выполнить команду чтения числа из заданной ячейки памяти, прибавить к нему единицу и сохранить результат в АС.

Таблица 2. Решение примера

Цикл генератора

тактовой частоты,

Выполняемая микрооперация

Активные линии МУ

Общее время выполнения команд

1. Адрес команды из программного счетчика пересылается в регистр адреса памяти

2. Код команды пересылается из ячейки памяти по МД в регистр команд. Наращивание содержимого программного счетчика

3. Пересылка адреса операнда из регистра команд в регистр адреса памяти

4. Пересылка операнда из ячейки памяти в операционный блок

5. Выполнение заданной операции – прибавление 1.

6. Запись результата операции в аккумулятор (АС), наращивание PC

Лабораторная работа 3

Требования к программному моделированию:

При выполнении лабораторной работы необходимо отображать все процессы, протекающие в главных компонентах МПС и на шинах адреса, данных и управления.

Все операции над многоадресными инструкциями выполняются через регистр АС.

В интерфейсе программы необходимо показать начальные и текущие состояния основной памяти, программного счетчика, регистра адреса памяти, регистра команд, АС, операционного блока и активные сигналы шины управления.

Состояние программного счетчика можно представлять в десятичном, двоичном или шестнадцатеричном коде.

Вариант 1. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения: .

А= 101010₂. Адрес числа АС6_h.

В= 19₁₀. Адрес числа АС8_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы FA_h.

Сохранить результат в памяти.

Вариант 2. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения: .

А=17₁₀. Адрес числа АDFА_h.

С=18₁₀. Адрес числа ВA5А_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 536₁₀.

Результат поместить по адресу АFFВ_h.

Вариант 3. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения: .

А=20₁₀. Адрес числа A8F_h.

В=17₁₀. Адрес числа A90_h.

С=1100₂. Адрес числа А92_h.

Поместить результат по адресу АA9_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 1578₁₀.

Вариант 4. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения:

Выполнить программу решения выражения:

А=15₁₀. Адрес числа 8AА_h.

В=38₁₀. Адрес числа 8АC_h.

С=5₁₀. Адрес числа 8AE_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 3548₁₀.

Сохранить результат в AC.

Вариант 5. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения: .

А=13₁₀. Адрес числа F5AС_h.

В=17₁₀. Адрес числа F5AE_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 954₁₀.

Сохранить результат в памяти по адресу FA01_h.

Вариант 6. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения: .

А=101011₂. Адрес числа B4F5_h.

В= 010011₂. Адрес числа B4F7_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 453₁₀.

Сохранить результат по адресу B2FF_h.

Вариант 7. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения: .

А=29₁₀. Адрес числа EF3_h.

В=34₁₀. Адрес числа FF5_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 7F_h.

Сохранить результат по адресу FF4_h.

Вариант 8. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения:

В=22₁₀. Адрес числа F25_h.

С=35₁₀. Адрес числа F27_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 822₁₀.

Сохранить результат по адресу F4B_h.

Вариант 9. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения:

В=1011₂. Адрес числа 2FA_h.

С=100010₂. Адрес числа 2FC_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 352₁₀.

Сохранить результат по адресу 2FA_h.

Вариант 10. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения: .

А=11₁₀. Адрес числа 8DE_h.

В=16₁₀. Адрес числа 901_h.

С=18₁₀. Адрес числа 903_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 4753₁₀.

Сохранить результат в AC.

Вариант 11. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения: .

А=10101₂. Адрес числа 7BA_h.

В=10110₂. Адрес числа 7BC_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 5FF_h.

Сохранить результат по адресу 7BC_h.

Вариант 12. Смоделировать выполнение процессором пошаговых действий при выполнении программы решения выражения:

А=010110₂. Адрес числа F534_h.

С=100011₂. Адрес числа F783_h.

Состояние программного счетчика на момент выполнения программы 8756₁₀.

Лабораторная 2: Архитектура ЭВМ и система команд

Общие положения
Для решения с помощью ЭВМ некоторой задачи должна быть разработана программа. Программа на языке ЭВМ представляет собой последовательность команд. Код каждой команды определяет выполняемую операцию, тип адресации и адрес. Выполнение программы, записанной в памяти ЭВМ, осуществляется последовательно по командам в порядке возрастания адресов команд или в порядке, определяемом командами передачи управления.

Для того чтобы получить результат выполнения программы, пользователь должен:
— ввести программу в память ЭВМ;
— определить, если это необходимо, содержимое ячеек ОЗУ и РОН, содержащих исходные данные, а также регистров IR и BR;
— установить в PC стартовый адрес программы;
— перевести модель в режим Работа.
Каждое из этих действий выполняется посредством интерфейса модели, описанного в главе 8. Ввод программы может осуществляться как в машинных кодах непосредственно в память модели, так и в мнемокодах в окно Текст программы с последующим ассемблированием.
Цель настоящей лабораторной работы — знакомство с интерфейсом модели ЭВМ, методами ввода и отладки программы, действиями основных классов команд и способов адресации. Для этого необходимо ввести в память ЭВМ и выполнить в режиме Шаг некоторую последовательность команд (определенную вариантом задания) и зафиксировать все изменения на уровне программно-доступных объектов ЭВМ, происходящие при выполнении этих команд.
Команды в память учебной ЭВМ вводятся в виде шестиразрядных десятичных чисел (см. форматы команд на рис. 8.3, коды команд и способов адресации в табл. 8.2—8.4).
В настоящей лабораторной работе будем программировать ЭВМ в машинных кодах.

Пример 1

Дана последовательность мнемокодов, которую необходимо преобразовать в машинные коды, занести в ОЗУ ЭВМ, выполнить в режиме Шаг и зафиксировать изменение состояний программно-доступных объектов ЭВМ (табл. 1).

Таблица 1. Команды и коды

Введем полученные коды последовательно в ячейки ОЗУ, начиная с адреса 000. Выполняя команды в режиме Шаг, будем фиксировать изменения программно-доступных объектов (в данном случае это Асc, PC и ячейки ОЗУ 020 (М20) и 030 (М30)) в табл. 2.

Таблица 2. Содержимое регистров

000000 000000

Задание 1

1. Ознакомиться с архитектурой ЭВМ.
2. Записать в ОЗУ «программу», состоящую из пяти команд— варианты задания выбрать из табл. 3. Команды разместить в последовательных ячейках памяти.
3. При необходимости установить начальное значение в устройство ввода IR.
4. Определить те программно-доступные объекты ЭВМ, которые будут изменяться при выполнении этих команд.
5. Выполнить в режиме Шаг введенную последовательность команд, фиксируя изменения значений объектов, определенных в п. 4, в таблице (см. форму табл. 2).
6. Если в программе образуется цикл, необходимо просмотреть не более двух повторений каждой команды, входящей в тело цикла.

Таблица 3. Варианты задания 1

Содержание отчета

Формулировка варианта задания.
1. Машинные коды команд, соответствующих варианту задания.
2. Результаты выполнения последовательности команд в форме табл. 2.

Контрольные вопросы

1. Из каких основных частей состоит ЭВМ и какие из них представлены в модели?
2. Что такое система команд ЭВМ?
3. Какие классы команд представлены в модели?
4. Какие действия выполняют команды передачи управления?
5. Какие способы адресации использованы в модели ЭВМ? В чем отличие между ними?
6. Какие ограничения накладываются на способ представления данных в модели ЭВМ?
7. Какие режимы работы предусмотрены в модели и в чем отличие между ними?
8. Как записать программу в машинных кодах в память модели ЭВМ?
9. Как просмотреть содержимое регистров процессора и изменить содержимое некоторых регистров?
10. Как просмотреть и, при необходимости, отредактировать содержимое ячейки памяти?
11. Как запустить выполнение программы в режиме приостановки работы после выполнения каждой команды?
12. Какие способы адресации операндов применяются в командах ЭВМ?
13. Какие команды относятся к классу передачи управления?

Система команд

Систе́ма кома́нд (также набо́р команд) — соглашение о предоставляемых архитектурой средствах программирования, а именно: определённых типах данных, инструкций, системы регистров, методов адресации, моделей памяти, способов обработки прерываний и исключений, методов ввода и вывода.

Система команд представляется спецификацией соответствия (микро)команд наборам кодов (микро)операций, выполняемых при вызове команды, определяемых (микро)архитектурой системы. (При этом, на системах с различной (микро)архитектурой может быть реализована одна и та же система команд. Например, Intel Pentium и AMD Athlon имеют почти идентичные версии системы команд x86, но имеют радикально различный внутренний дизайн.)

Базовыми командами являются, как правило, следующие:

, например «сложения» и «вычитания»; , например «логическое и», «логическое или» и «логическое не»; , например «переместить», «загрузить», «выгрузить»; , для обмена данными с внешними устройствами;
• управляющие инструкции, например «переход», «условный переход», «вызов подпрограммы», «возврат из подпрограммы».

Оптимальными в различных ситуациях являются разные способы построения системы команд.

• Если объединить наиболее часто используемую последовательность микроопераций под одной микрокомандой, то надо будет обеспечивать меньше микрокоманд. Такое построение системы команд носит название CISC (Complex Instruction Set Computer), в распоряжении имеется небольшое число составных команд.
• С другой стороны, это объединение уменьшает гибкость системы команд. Вариант с наибольшей гибкостью — наличие множества близких к элементарным операциям команд. Это RISC (Reduced Instruction Set Computer), в распоряжении имеются усечённые, простые команды.
• Еще большую гибкость системы команд можно получить используя MISC подход, построенный на уменьшении количества команд до минимального и упрощении вычислительного устройства обработки этих команд.

См. также

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

• Технологии процессоров
• Обработка команд

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Система команд» в других словарях:

система команд — набор команд — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия Синонимы набор команд EN instruction repertoire … Справочник технического переводчика

система команд сверхбольшой разрядности — Архитектура процессора с командными словами сверхбольшой длины. Метод управления вычислениями, обеспечивающий высокопроизводительную работу за счет использования команд длиной в несколько сотен битов, вместо параллельного выполнения коротких… … Справочник технического переводчика

Команд система — Система команд соглашение о предоставляемых архитектурой средствах программирования, а именно: определённых типах данных, инструкций, системы регистров, методов адресации, моделей памяти, способов обработки прерываний и исключений, методов ввода … Википедия

Система передачи — Совокупность технических средств, обеспечивающая образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов первичной сети электросвязи, состоящая из станций системы передачи и среды распространения сигналов электросвязи (ГОСТ 22348 77)… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

система передачи извещений — система передачи извещений: Система, используемая для передачи информации о состоянии одной или нескольких СТС между охраняемыми зонами и одним или несколькими центрами приема извещений о тревоге. [ГОСТ Р 50775 95, пункт 4.29] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Система футбольных лиг Франции — система связанных между собой структурированных футбольных лиг, управляемых Французской Федерацией Футбола. Включает в себя около 6000 футбольных клубов (без учета команд дублёров). Структура чемпионата Уровень Чемпионат 1 Лига 1 20 … Википедия

Система футбольных лиг Белоруссии — Система футбольных лиг Беларуси состоит из четырёх уровней и управляется Белорусской федерацией футбола, а также местными федерациями. Содержание 1 Структура 1.1 Уровень 1: Высшая лига … Википедия

Система управления версиями — (от англ. Version Control System, VCS или Revision Control System)  программное обеспечение для облегчения работы с изменяющейся информацией. Система управления версиями позволяет хранить несколько версий одного и того же документа, при … Википедия

система передачи извещений (СПИ) — система передачи извещений (СПИ): Составная часть системы охранной или охранно пожарной сигнализации, состоящая из совместно действующих технических средств, предназначенных для передачи по каналам связи и приема в пункте централизованной охраны… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Система фальстарта — (лёгкая атлетика) – программно –аппаратный комплекс используемый судьями по лёгкой атлетике для определения фальстарта посредством автоматической регистрации времени реакции спортсменов в спринте, барьерном беге и первых этапах эстафет до 4х 400… … Википедия

Системы команд процессора и их классификация

Система команд — соглашение о предоставляемых архитектурой средствах программирования, а именно: определённых типах данных, инструкций, системы регистров, методов адресации, моделей памяти, способов обработки прерываний и исключений, методов ввода и вывода.

Система команд представляется спецификацией соответствия (микро) команд наборам кодов (микро)операций, выполняемых при вызове команды, определяемых (микро)архитектурой системы. При этом, на системах с различной (микро) архитектурой может быть реализована одна и та же система команд. Например, Intel Pentium и AMD Athlon, имеют почти идентичные версии системы команд x86, но имеют радикально различный внутренний дизайн.

Базовыми командами являются, как правило, следующие:

— арифметические — «сложения» и «вычитания»;

— битовые — «логическое и», «логическое или» и «логическое не»;

— присваивание данных — «переместить», «загрузить», «выгрузить»;

— ввода-вывода, для обмена данными с внешними устройствами;

— управляющие инструкции — «переход», «условный переход», «вызов подпрограммы», «возврат из подпрограммы».

Система команд процессора классифицируется следющим образом:

— команды длинной в одно слово;

— команды длинной в два слова;

— команды длинной в три слова;

— по архитектурным признакам:

— команды изменения содержимого ячеек памяти;

— команды выполнения операций со стеком;

— команды выполнения операций в АЛУ;

— команды передачи управления;

— команды изменения содержимого регистра;

— по функциональным признакам:

— команды передачи данных;

— команды обработки данных.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Технологии цифровых процессоров
Архитектура