Разрядность полей команды

 

В любой команде можно выделить операционную и адресную части. Длины соответствующих полей определяются различными факторами.

Разрядность поля кода операции. Количество двоичных разрядов, отводимых под код операции, выбирается так, чтобы можно было представить любую из операций. Если система команд предполагает различных операций, то минимальная разрядность поля кода операции определяется следующим образом:

 

, (2.2)

 

где означает округление в большую сторону до целого числа.

При заданной длине кода команды приходится искать компромисс между разрядностью поля кода операции и адресного поля. Большее количество возможных операций предполагает длинное поле кода операции, что ведет к сокращению адресного поля, то есть к сужению адресного пространства. Для устранения этого противоречия иногда длину поля кода операции варьируют. Изначально под код операции отводится некое фиксированное число разрядов, однако для отдельных команд это поле расширяется за счет нескольких битов, отнимаемых у адресного поля. Так, например, может быть увеличено число различных команд пересылки данных. Необходимо отметить, что «урезание» части адресного поля ведет к сокращению возможностей адресации, и подобный прием рекомендуется только в тех командах, где подобное сокращение может быть оправданным.

Разрядность адресной части. В адресной части команды содержится информация о местонахождении исходных данных и месте сохранения результата операции. Обычно местонахождение каждого из операндов и результата задается в команде путем указания адреса соответствующей ячейки основной памяти или номера регистра процессора. Принципы использования информации из адресной части команды определяет система адресации. Система адресации задает число адресов в команде команды и принятые способы адресации.

Разрядности полей и рассчитываются по формулам:

 

, (2.3)

 

, (2.4)

 

где – количество ячеек памяти, к которому можно обратиться с помощью i-го адреса; – количество способов адресации.

Количество адресов в команде. Для определения количества адресов, включаемых в адресную часть, используется термин адресность. В фон-неймановских вычислительных машинах необходимо указать три компонента: адрес первого операнда, адрес второго операнда и адрес ячейки, куда заносится результат операции (рис. 2.57).

 

Рис. 2.57. Трехадресный формат команды

 

Длина команды может оказаться весьма большой. Так, если адрес ячейки основной памяти имеет длину 32 бита, а длина кода операции – 8 бит, то длина команды составит 104 бита (13 байтов).

Если по умолчанию взять в качестве адреса результата адрес одного из операндов (обычно второго), то можно обойтись без третьего адреса, и в итоге получаем двухадресный формат команды (рис. 2.58). Естественно, что в этом случае соответствующий операнд после выполнения операции теряется.

 

Рис. 2.58. Двухадресный формат команды

 

Команду можно еще более сократить, перейдя к одноадресному формату (рис. 2.59), что возможно при выделении определенного стандартного места для хранения первого операнда и результата. Обычно для этой цели используется специальный регистр центрального процессора (ЦП), известный под названием аккумулятора.

 

Рис. 2.59. Одноадресный формат команды

 

Применение единственного регистра для хранения одного из операндов и результата является ограничивающим фактором, поэтому помимо аккумулятора часто используют и другие регистры центрального процессора. Так как число регистров в центральном процессоре невелико, для указания одного из них в команде достаточно иметь сравнительно короткое адресное поле. Соответствующий формат носит название полутораадресного или регистрового формата (рис. 2.60).

 

Рис. 2.60. Полутораадресный формат команды

 

Если для обоих операндов указать четко заданное местоположение, а также в случае команд, не требующих операнда, можно получить нульадресный формат команды (рис. 2.61).

 

Рис. 2.61. Нульадресный формат команды