ЛЕКЦИЯ 13 Тема Система команд МП Текст

ЛЕКЦИЯ № 13 Тема: Система команд МП Текст лекции по дисциплине «Цифровые устройства и микропроцессоры» 1

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: 1. Общие сведения о командах МП 2. Выполнение команд в МП ЛИТЕРАТУРА: Основная литература Л 1. Нарышкин А. К. «Цифровые устройств и микропроцессоры» : учеб. пособие для студ. Высш. Учебн. Заведений/ А. К. Нарышкин, 2 – е изд. Издательский центр «Академия» , 2008 г. с. 252 - 264 Дополнительная литература Л. 7. В. В. Корнеев, А. В. Киселев «Современные микропроцессоры» . М. НОЛИДЖ, 2003 г. с. 27 -36 2

Контрольные вопросы

1. Общие сведения о командах МП 4

Основные понятия и определения Команда это совокупность сведений используемых МП для выполнения одной из предусмотренных в нём операций по обработке данных. Система команд предназначена для осуществления последовательности действий с целью выполнения требуемого задания (программы). Система команд определяет: • перечень и содержание всех команд, которые способен выполнять МП; • название машинных операций и коды, присвоенные этим операциям в соответствии с выполняемыми командами; • структуру (формат) кодов команд; • условия, при которых признаки результатов выполнения операций принимают определенные значения; • условия переполнения разрядной сетки и т. д. 5

Классификация МП и МПС 6

Классификация МП и МПС 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. I. С функциональной точки зрения команды делятся на: команды передачи данных; команды обработки данных; команды управления; дополнительные команды. II. С точки зрения структуры команд они делятся: а) по числу адресов в команде: безадресные команды; одноадресные команды; двухадресные команды; б) по длине команд: длиной в один байт; длиной в два байта; длиной в три байта. 7

Классификация МП и МПС III. По виду операндов: скалярные; векторные. IV. По типу адресации: с неявной адресацией; с непосредственной адресацией; с прямой адресацией. 8

Команды передачи данных обеспечивают пересылку информации между внутренними регистрами микропроцессора или регистрами и ячейками внешней памяти без выполнения каких либо операций обработки информации. Команды этой группы делятся на • команды, связанные с обращением к регистрам; • команды, связанные с обращением к памяти; • команды ввода-вывода, выполняющие процедуру ввода-вывода информации из внешней памяти и периферийных устройств. 9

Команды обработки данных делятся на арифметические и логические. Арифметические команды предназначены для выполнения в микропроцессоре арифметических операций сложения, вычитания, для добавления или вычитания константы и т. п. с данными, находящимися во внутренней (регистровой) или внешней памяти. Особенность -один из исходных операндов и результат операции хранятся в накопительном регистре (аккумуляторе). Поэтому эта группа команд адресует только один из исходных операндов. Логические команды предназначены для выполнения в микропроцессоре логических операций над символами, хранящимися во внутренних регистрах внешней памяти. Так как при выполнении этой группы команд один из операндов хранится в регистре-аккумуляторе, то эти команды так же адресуют только один из операндов. 10

Команды управления. Служат для изменения естественной последовательности выполнения команд. Команды управления (по другому команды перехода или команды ветвления) позволяют выполнять переходы в программе в соответствии со значением сформированных внутри микропроцессора признаков результатов. Делятся на команды безусловного и условного перехода. К числу команд управления часто относят команды вызова подпрограмм и команды возврата, предназначенные для организации входа в подпрограмму и последующего возврата к основной программе. 11

Дополнительные команды используются для определения текущего состояния микропроцессора, работы со стековой памятью микропроцессора, изменения состояния специальных внутренних регистров или триггеров, влияющих на управление ходом вычислительного процесса, и др. 12

Структура команд. Основная характеристика любой команды - её формат. Под форматом команды принято понимать распределение полей кода команды по разрядам машинного слова. Формат команды определяет её длину. Длина команды определяется в байтах. Каждая команда должна указывать: • машинную операцию подлежащую выполнению; • местоположение операндов, участвующих в выполняемой операции; • местоположение результата выполняемой операции. • в некоторых случаях в команде могут размещаться адрес следующей команды, непосредственно операнд или другая дополнительная информация. 13

Структура команд. В большинстве случаев команда состоит из трёх основных частей (полей): • признаковой; • операционной; • адресной. Признаковая часть команды содержит информацию о типе используемых запоминающих устройств, способе адресации, памяти, типе формата выполняемой команды Операционная часть команды называется ещё кодом операции. Она содержит указание о типе выполняемой машинной операции, т. е. о тех действиях, которые должен выполнять микропроцессор. 14

Структура команд. Адресная часть содержит адреса операндов участвующих в операции. Под адресом понимается номер внутреннего регистра микропроцессора или ячейка внешней памяти, где содержатся необходимые данные для выполнения операции. В некоторых случаях в адресной части команды непосредственно содержится операнд. Адресность - одна из основных характеристик МП и определяется количеством полей в формате команды, отводимых для размещения адресов операндов и результата операции. Число указываемых в команде адресов может быть различным или совсем отсутствовать. 15

Структура команд. 16

Вывод по 1 вопросу 1. Команда это совокупность сведений используемых микропроцессором которая предназначена для осуществления последовательности действий с целью выполнения требуемого задания (программы). 17

2. Выполнение команд в МП 18

Основные понятия и определения Кодирование команд МП Каждый элемент информации, заносимый во внешнюю или внутреннюю память МП, представляется в двоичном коде. Однако при составлении программы команды могут быть записаны в любом другом коде: в восьмеричном, шестнадцатеричном или в символической (мнемонической) форме. 19

Основные понятия и определения При составлении программ решаемых задач пользователь должен уметь получать всю необходимую информацию, содержащуюся в символической записи команды, а именно: а) название команды; б) машинный код команды; в) функциональное назначение команды ( выполняемую под ее воздействие операцию в МП); г) используемый способ адресации; д) длину команды; е) порядок размещения кода команды в памяти; ж) число машинных циклов, необходимых для реализации команды; з) воздействие результата выполнения команды на изменения состояния МП (содержимое регистра состояния); 20

Выполнение команды в микропроцессоре Работа МП состоит из следующих шагов: 1) извлекается команда, 2) логические схемы устройства управления команду декодируют, 3) осуществляется выполнение заданной операции. Реализация команды состоит из двух этапов (фаз): 1. Выборка команды (осуществляется ее загрузка в регистр команд). 2. Выполнение выбранной команды (осуществляется декодирование команды и формирование управляющих сигналов, обеспечивающих выполнение требуемой операции). 21

Выполнение команды в микропроцессоре Интервал времени, в течение которого извлекается из памяти и выполняется одна команда, принято называть циклом выполнения команды МП. Длительность цикла выполнения команды неодинакова. Она зависит от типа команды, ее длины и используемого способа адресации. Длительность цикла выполнения команды в МП принято измерять в количестве машинных циклов (МЦ). Машинный цикл МП – это интервал времени, в течение которого происходит одно обращение к памяти за операндом или командой или выполнение «короткой» операции. 22

Вывод по 2 вопросу 1. Знание системы и способа кодирования команд, а также информации, содержащейся в коде каждой команды, способствует эффективному использованию архитектурных возможностей МП при программировании его работы. 2. Наиболее эффективно применение однобайтовых команд с непосредственной адресацией. 23

Заключение 1. Команда это совокупность сведений используемых микропроцессором которая предназначена для осуществления последовательности действий с целью выполнения требуемого задания (программы). 24