5.3. Способы адресации операндов
Вопрос выбора способа адресации и методов формирования исполнительных адресов является важнейшим аспектом процесса проектирования любого компьютерного устройства.
При проектировании следует различать понятия адресный код в поле адреса операнда и исполнительный адрес оперативной памяти. Адресный код – это информация об адресе операнда, содержащаяся в соответствующих полях команды и требующая специальной обработки. Исполнительный адрес представляет собой номер ячейки в оперативном ЗУ, к которой производится фактическое обращение.
Эффективность применяемого способа адресации характеризуется двумя показателями:
затратами оборудования на обработку адресов в процессоре и затратами памяти, используемой для хранения адресов;
затратами времени на формирование исполнительных адресов и обращение к памяти.
5.3.1. Прямая адресация
П
од
прямым адресом, как правило, понимают
номер ячейки памяти, в которой хранится
адресуемый в команде операнд. Прямой
адрес представляется в командеm-разрядным
полем, гдеm=log2E,Е-
емкость памяти, исчисляемая в машинных
словах. При использовании данного
способа следует помнить, что второй
операнд, участвующий в преобразовании,
должен быть адресован в ЗУ косвенно или
неявно. Это связано с тем, что хранение
в структуре команды двух прямых значений
приводит к существенному увеличению
длины формата, что свою очередь ведет
к увеличению общего объема оперативной
памяти, используемой для хранения
программ. Аппаратные средства компьютера,
предназначенные для реализации прямой
адресации, приведены на рис. 5.2.
При исполнении команд с данным способом адресации на первом этапе выполняется расшифровка поля КОП управляющим автоматом. В результате определяется алгоритм следования управляющих сигналов и характер выполняемых действий. В рассматриваемом случае эти сигналы определяют:
передачу адреса А1через мультиплексор адресаMUXна ША компьютера. При этом дешифратор ОЗУ активизирует на своем выходе соответствующую линию выборки, что позволяет переключить шину данных модуля памяти из третьего состояния в рабочий режим;
2) формирование
схемой управляющего автомата (УА)
требуемого уровня сигнала
(в
данном случае сигнала
)
и прием в аккумулятор первого операнда.
В соответствии с адресным кодом второго операнда из ОЗУ читается заданное значение, после чего выполняется преобразование данных в АЛУ. Результат операции помещается в приемник. Адрес приемника, в общем случае, определяется системой команд используемого процессора.
5.3.2. Прямая регистровая адресация
П
Рис.
5.3
5.3.3. Непосредственная адресация
При этом виде адресации операнд является частью команды, то есть в поле адреса располагается не адрес, а непосредственно операнд.
Структура аппаратных средств, используемых для реализации данного способа, приведена на рис. 5.4.
Рассмотрим процесс отработки команды с данным способом адресации на примере исполнения одноадресной команды. Пусть, например, требуется выполнить операцию инкрементирования некоторого числового значения, хранимого в одном из полей команды.
При отработке схемой УА алгоритма выборки команды из ОЗУ на первом этапе выполняется чтение поля КОП и непосредственного операнда по адресам АiиАi+1 соответственно. Командное слово помещается в регистр команд – РК (RG C) процессора, и поле КОП передается на вход управляющего автомата. В соответствии с кодом команды операнд пересылается в аккумулятор, после чего выполняется его преобразование (в данном случае инкрементирование) в
DO
арифметико-логическом устройстве. Результат операции пересылается на ШД компьютера и размещается в ОЗУ по месту исходного значения.
Если команда предполагает обработку двух операндов, то второе значение в структуре, как правило, не указывается, а адресация операнда осуществляется неявно с помощью поля КОП. Как правило, второй операнд располагается в аккумуляторе, и результат преобразования также помещается в регистр-аккумулятор.