Выполнение команды в микропроцессоре


Работа МП состоитиз 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).

Интервал времени, в течение которого извлекается из памяти и выполняется одна команда, принято называть циклом выполнения командыМП.

Длительность циклавыполнения 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. Количество МЦ как на этапе выборки, так и на этапе выполнения команды зависит от типа команды, ее длины и способа адресации.

Однобайтовые команды с неявной адресацией имеют самый короткий цикл выполнения – всего два машинных цикла: МЦ выборки команды и МЦ ее выполнения. Они характеризуются наименьшим временем выполнения.

Команды с непосредственной адресацией этапа выборки команды выполняются за один МЦ, а этап выполнения зависит от длины команды. Так, для двухбайтовой команды этап выполнения может составлять либо один, либо два МЦ, для трехбайтовой команды – как правило, два МЦ.

Например, цикл выполнения двухбайтовой команды с мнемокодом LDA A ЗАГРУЗКА РЕГИСТРА НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ (рис. 4.11) занимает два МЦ: в первом МЦ выбирается один байт команды с мнемокодом LDA A, во втором – данные, содержащиеся во втором байте команды, выбираются из памяти и загружаются в аккумулятор. В то же время выполнение двухбайтовой команды с непосредственной адресацией ADD I – СЛОЖЕНИЕ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ ДАННЫМИ требует реализации одного машинного цикла на этапе выборки команды и двух машинных циклов на этапе выполнения.

 

LDAA   ADDI   ADDM 1 байт 2 байта 3 байта
Данные Данные Ст. байт адреса
    Мл. байт адреса
а) б) в)
                 

 

Рис. 11. Цикл выполнения двухбайтной команды

 

Реализация первого машинного цикла этапа выполнения позволяет выбрать данные, содержащиеся во втором байте команды, и загрузить их в буферный регистр АЛУ. Второй машинный цикл этапа выполнения команды необходим для реализации операции сложения в АЛУ.

Применение прямой адресациисвязано с использованием дополнительного, по сравнению с рассмотренными типами адресации, числа машинных циклов.

1. Сначала микропроцессору необходимо произвести выборку кода операции команды.

2. После его декодирования следует извлечь из памяти еще два байта, являющихся адресом местоположения данных в памяти.

Таким образом, этап выборки с прямой адресацией требует реализации трех машинных циклов. После извлечения из памяти кода операции и байтов адреса начинается этап выполнения команды, который, например для команды сложения, занимает два машинных цикла: один – для выборки числа из памяти, а другой – для выполнения операции сложения в АЛУ.

Например, цикл выполнения команды сложения с использованием прямой адресации ADD M – СЛОЖЕНИЕ С ПАМЯТЬЮ ПРЯМОЕ ( рис. 4.11 в). По этой команде содержимое ячейки памяти, адрес которой указан в команде, прибавляется к содержимому аккумулятора. Второй и третий байты команды составляют адрес области памяти, в которой хранится число. Результат (сумма) помещается в аккумулятор.

Цикл выполнения занимает пять машинных циклов, три из которых предназначены для извлечения трех байтов команды и размещения их соответственно в регистре команд и в регистре адреса памяти (в старшем и младшем байтах). Четвертый машинный цикл используется на этапе выполнения команды для извлечения числа из памяти и размещения его в буферном регистре. Пятый машинный цикл используется непосредственно для сложения содержимого аккумулятора и буферного регистра в АЛУ, для записи результата в аккумулятор и установления в соответствующее состояние разрядов регистра признаков.

Итак, время выполнения команд с прямой адресацией существенно больше времени выполнения команд с другими способами адресации. Поэтому прямую адресацию целесообразно использовать в том случае, если необходимо размещать данные в любой области памяти. При написании программ с целью уменьшения времени их реализации рекомендуется использовать как можно меньше команд с прямой адресацией.

В некоторых микропроцессорах используется прямая адресация, реализуемая за четыре машинных цикла. В таких случаях команда имеет длину два байта: один – для кода операции, другой – для адреса. Однобайтовый адрес не позволяет адресоваться ко всем ячейкам памяти емкостью 65 К слов, а только к первым 256 ячейкам памяти. Специальный код операции информирует устройство управления, что такая команда с прямой адресацией имеет однобайтовый адрес. Обычно отсчет этих адресов в памяти начинается с ячейки памяти, адрес которой равен 0. Диапазон значений, охватываемый такими однобайтовыми адресами, принято называть нулевой страницей памяти.

Преимущество команд с однобайтовыми адресами по сравнению с двухбайтовыми заключается в меньших затратах времени на выполнение таких команд, поскольку при этом сокращается один машинный цикл. Команды с однобайтовыми адресами целесообразно применять в тех случаях, когда требуется многократно обращаться к сравнительно небольшому количеству байтов данных, размещающихся в первых 256 ячейках памяти.

Вывод.

Наиболее эффективно применение однобайтовых команд с непосредственной адресацией. Команда –это совокупность сведений, используемых микропроцессором, которая предназначена для осуществления последовательности действий с целью выполнения требуемого задания (программы).


Заключение:

Командаэто совокупность сведений используемых микропроцессором которая предназначена для осуществления последовательности действий с целью выполнения требуемого задания (программы).



Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 2660;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.011 сек.