Что такое система команд компьютера

Система команд

* определённых типах данных,

* 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, например, «сложения» и «вычитания»;

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

* присваивание данных, например, «переместить», «загрузить», «выгрузить»;

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

управляющие инструкции, например, безусловный, условный или косвенный 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.

* Ещё большую гибкость системы команд можно получить, используя MISC-подход, построенный на уменьшении количества команд до минимального и упрощении вычислительного устройства обработки этих команд.

Источник

Система команд и способы обращения к данным

Вы будете перенаправлены на Автор24

Система команд процессора

В современных компьютерах основным устройством является процессор. Когда мы говорим слово «процессор», то, как правило, подразумеваем центральный процессор компьютера. Однако, кроме центрального процессора существуют специализированные процессоры, которые разработаны под отдельный спектр задач. Например, графический процессор видеокарты решает исключительно задачи ускорения трехмерной графики. У всех процессоров есть одно общее свойство: они умеют выполнять команды специального машинного языка. Машинный язык – это язык, который интерпретируется непосредственно процессором.

Не стоит путать машинный язык с высокоуровневыми языками программирования. Языки программирования не интерпретируются непосредственно процессором. Они гораздо ближе к человеческому естественному языку, а для их интерпретации нужны специальные «посредники», переводящие языки программирования на машинный язык.

Машинные языки разных процессоров отличаются, поскольку отличаются сами конструкции процессоров и их задачи. Поэтому к любому процессору прилагается документация, где подробно описана система команд машинного языка данной модели процессора.

В систему команд входят:

Как правило, в систему команд любого процессора входят следующие основные команды:

Структура команды и обращение к данным

Готовые работы на аналогичную тему

Любая команда состоит из двух частей – операционной и адресной. Операционная часть показывает одно действие из списка допустимых, которое нужно выполнить с данными. Каждая операция имеет свой уникальный код. Адресная часть показывает, где хранятся эти данные и куда записать результат операции.

При этом адресная часть тоже может быть устроена по-разному. В адресной части могут находиться:

Даже одна и та же команда сложения может быть организована и как одноадресная, и как двухадресная и как трехадресная. На первый взгляд, более естественно выглядит именно трехадресный вариант. Однако, это не совсем верно. Дело в том, что трехадресная команда должна содержать адреса трех ячеек. При больших объемах памяти эти три адреса будут занимать много места, и команда будет непомерно длинной. Поэтому трехадресные команды использовались в ранних ЭВМ, но позже были заменены на двухадресные и одноадресные.

Например, одноадресная команда сложения будет выглядеть примерно так:

Выполнение команды разбивается на следующие этапы:

Источник

Что такое система команд компьютера

Типовая структура формата команды:

Индексная (автоинкрементная и автодекрементная ) адресация. Её назначение.

При обработке больших массивов данных, выбираемых последовательно друг за другом, нет смысла каждый раз обращаться в память за новым адресом. Для этого достаточно автоматически менять содержимое специального регистра, называемого индексным, чтобы выбирать последовательно размещенные данные. Индексный регистр является косвенным. Его загружают начальным адресом массива(специальной командой). Дальнейшая адресация осуществляется путем автоматического добавления или вычитания единицы или шага адреса из его содержимого.

Рисунок. Формирование адреса операнда при индексной адресации.

Три вида индексных операции:

а) засылка в индексный регистр начального значения

б) изменение индекса

в) проверка окончания циклических вычислений.

Часто в команду с индексной адресацией включают признак, определяющий шаг индексации Т (Т=1,2,4 и т.д.), что позволяет осуществлять адресацию массивов через байт, слово, двойное слово и т.д.

В современных процессорах (например в Intel 80386 и выше) применяют все возможные сочетания из базового адреса, индексного адреса, относительного адреса и шага.

В систему команд традиционно входят такие группы:

· пересылка данных (регистр-регистр, регистр-память, память-регистр, специфические команды типа память-память);все команды пересылки выполняют, по сути, копирование данных из ячейки-источника в ячейку-приемник;

· ввод-вывод – специфические команды для передачи данных между процессором и устройствами ввода-вывода, размещенными в адресном пространстве ввода-вывода;

· передача управления – при выполнении такой команды процессор записывает в счетчик команд PC адрес следующей команды, взятый из адресной части текущей команды;

· специальные – останов, сброс, управление прерываниями, управление режимом пониженного энергопотребления и т.п.

Основные группы команд МП.

По характеру операций различают следующие группы команд:

a) команда арифметических операций для чисел с ПТ и ФТ.

b) команда десятичной арифметики.

c) команда логических операций.

d) команда передачи кодов.

e) команда операций ввода/вывода.

f) команда управления порядком исполнения команд (передача управления).

g) команда управления режимом работы.

Рассмотрим особенности некоторых групп команд.

Команды передачи управления

Модификация РС происходит сразу после выборки команды (или ее байта). Поскольку чаще всего используется естественная адресация команд, то возникает необходимость в командах передачи управления для реализации ветвления алгоритмов. Для этого используются специальные команды :

n команды перехода

n команды замещения

n команды смены состояния процессора

n команды запроса прерывания

1. команды перехода.

Используются команды безусловного и условного переходов.

1.1 Команды безусловного перехода

Переход может осуществляться и переход по косвенному адресу

1.2 Команды условного перехода

Адрес следующей команды зависит от выполнения некоторого условия :

М- код признака ( маска условия )

Команды могут быть с относительной и косвенной адресацией.

Перед выполнением передачи управления содержимое РС, указывающее на следующую команду программы запоминается по адресу, указываемого в команде (обычно регистр или стек). При этом организуется дополнительная команда возврата из подпрограммы, которая восстанавливает содержимое счетчика команд.

Источник

Какова роль аппаратуры (HardWare) и программного обеспечения (SoftWare) компьютера?

Какова роль аппаратуры (HardWare) и программного обеспечения (SoftWare) компьютера?

(HardWare)- Составляет основу компьютеров, образует аппаратуру? построенную в основном с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состроит в выполнении программ (SoftWare)- заранее заданных операций. Т.е HardWare- это “железо” внутренности компьютера, а SoftWare- это программное обеспечение, которое заставляет все внутренности компьютера выполнять различные операции.

Какие основные классы компьютеров Вам известны?

Существует два основных класса компьютеров:

• цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов;

• аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические

величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами

В чём состоит принцип действия компьютеров?

Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемоеэлектронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, атакже выполнять другие задачи манипулирования символами.

Из каких простейших элементов состоит программа?

Что такое система команд компьютера?

Команда — это описание элементарной операции, которую должен выполнитькомпьютер. В общем случае, команда содержит следующую информацию: • код выполняемой операции; • указания по определению операндов (или их адресов); • указания по размещению получаемого результата.В зависимости от количества операндов, команды бывают: • одноадресные; • двухадресные; • трехадресные; • переменноадресные.

Перечислите главные устройства компьютера.

• память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек; • процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико- логическое устройство (АЛУ); • устройство ввода; • устройство вывода.

Опишите функции памяти и функции процессора.

Функции памяти: • приём информации из других устройств; • запоминание информации; • выдача информации по запросу в другие устройства машины. Функции процессора: • обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; • программное управление работой устройств компьютера.

Назовите две основные части процессора. Каково их назначение?

Первая часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а вторая его часть, выполняющая функции управленияустройствами, называется устройством управления (УУ).

Что такое регистры? Назовите некоторые важные регистры и опишите их функции.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемыхопераций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например: • сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции; • счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти; • регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.

Сформулируйте общие принципы построения компьютеров.

В чём заключается принцип программного управления? Как выполняются команды условных и безусловных переходов?

В чём суть принципа однородности памяти? Какие возможности он открывает?

В чём заключается принцип адресности?

2.14. Какие архитектуры называются «фон-неймановскими»?

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положеныследующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученымДжоном фон Нейманом.1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоитиз набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другомв определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этотрегистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очереднойкоманды на длину команды.А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самыморганизуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-тодругой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносятв счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборкакоманд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”.Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, безвмешательства человека. 2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той жепамяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число,текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и надданными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессесвоего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать всамой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуетсявыполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могутбыть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципеоснованы методы трансляции — перевода текста программы с языкапрограммирования высокого уровня на язык конкретной машины. 3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит изперенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступналюбая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы кзапомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их впроцессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских.Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Дляних, например, может не выполняться принцип программного управления, т.е. онимогут работать без “счетчика команд”, указывающего текущую выполняемую командупрограммы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этимкомпьютерам не обязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фон-неймановскими.

Что такое команда? Что описывает команда?

Команда — это описание элементарной операции, которую должен выполнитькомпьютер.В общем случае, команда содержит следующую информацию: • код выполняемой операции; • указания по определению операндов (или их адресов); • указания по размещению получаемого результата.В зависимости от количества операндов, команды бывают: • одноадресные; • двухадресные; • трехадресные; • переменноадресные.

Каким образом процессор при выполнении программы осуществляет выбор очередной команды?

Что понимается под структурой компьютера? Какой уровень детализации описания компьютера может она обеспечить?

Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связеймежду ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основныхлогических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графическипредставляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описаниекомпьютера на любом уровне детализации.

Каковы отличительные особенности классической архитектуры?

К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной, подробно рассмотренная в разделе. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

Перечислите основные и производные единицы измерения количества памяти.

Тактовая частота, Гигагерцы.

Опишите работу стримера.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

В последнее время всё шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объём хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объём сменных дисков — от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт.

Что такое IP-адрес?

IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.

Какие основные услуги предоставляет пользователям система WWW?

World Wide Web (WWW, «Всемирная паутина») — гипертекстовая, а точнее,гипермедийная информационная система поиска ресурсов Интернет и доступа к ним.Гипертекст — информационная структура, позволяющая устанавливать смысловыесвязи между элементами текста на экране компьютера таким образом, чтобы можно былолегко осуществлять переходы от одного элемента к другому. На практике в гипертекстенекоторые слова выделяют путем подчёркивания или окрашивания в другой цвет.Выделение слова говорит о наличии связи этого слова с некоторым документом, вкотором тема, связанная с выделенным словом, рассматривается более подробно. Гипермедиа — это то, что получится, если в определении гипертекста заменитьслово «текст» на «любые виды информации»: звук, графику, видео. Такие гипермедийныессылки возможны, поскольку наряду с текстовой информацией можно связывать и любую другую двоичную информацию, например, закодированный звук или графику, Так, если программа отображает карту мира и если пользователь выбирает на этой карте с помощью мыши какой-либо континент, программа может тут же дать о нём графическую, звуковую и текстовую информацию.

Какова роль аппаратуры (HardWare) и программного обеспечения (SoftWare) компьютера?

(HardWare)- Составляет основу компьютеров, образует аппаратуру? построенную в основном с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состроит в выполнении программ (SoftWare)- заранее заданных операций. Т.е HardWare- это “железо” внутренности компьютера, а SoftWare- это программное обеспечение, которое заставляет все внутренности компьютера выполнять различные операции.

Источник

Система команд ЭВМ

Федеральное агентство по образованию

Рособразование

Архангельский государственный технический университет

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

Архитектура ЭВМ и систем

на тему

Система команд ЭВМ

Шевченко Олег Николаевич

Факультет ОНОТ, курс 3, группа 7261

Руководитель О.Л. Полончик

Архангельск 2009 г.

Под архитектурой ЭВМ принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих типов задач.

Архитектура ЭВМ охватывает обширный круг проблем, связанных с созданием комплекса аппаратных и программных средств и учитывающих большое количество определяющих факторов. Среди этих факторов самыми главными являются: стоимость, сфера применения, функциональные возможности, удобство в эксплуатации, а одним из основных компонентов архитектуры считаются аппаратные средства.

Команды ЭВМ, предназначенные для обработки данных, помимо кода выполняемой операции должны тем или иным образом указывать местонахождение (адрес) этих данных (операндов) в памяти ЭВМ. В связи с этим большое значение имеют реализованные в конкретной ЭВМ методы адресации операндов, т.е. способы указания в машинной команде местонахождения операндов в памяти ЭВМ.

Способы адресации можно классифицировать на прямые и косвенные. При прямом способе адресации исполнительный адрес берется непосредственно из команды или вычисляется с использованием значения указанного в команде и содержимого какого-либо регистра.

Косвенный способ адресации предполагает, что в команде содержится значение косвенного адреса, т.е. адреса ячейки памяти, в которой находится окончательный исполнительный адрес.

При реализации методов адресации ЭВМ существенным образом используются регистры центрального процессора (РОН). Далее мы будем использовать термин адресный регистр для обозначения любого регистра центрального процессора, содержащего адрес.

Форматом команды называется заранее обговоренная структура полей в её кодах, позволяющая ЭВМ распознавать составные части кода.

В командах обработки данных может быть указано местонахождение от одного до нескольких операндов, используемых при выполнении конкретной операции. Длина команды зависит от числа адресных полей. По числу адресов команды делятся на:

— одноадресные, двухадресные и более

Формат одноадресных команд (HALT, CLR …) имеет следующий вид:

Разряды 15-06 содержат код операции, который определяет выполняемую команду. Разряды 05-00 образуют шестиразрядное поле, именуемое полем адресации операнда приемника, которое в свою очередь состоит из двух подполей:

1) Разряды 02-00 определяют один из восьми РОН, который использует данная команда;

2) Разряды 05-03 определяют способ использования выбранного регистра (метод адресации). Причем, разряд 03 определяет прямую или косвенную адресации.

Операции над двумя операндами (такие, как сложение, пересылка, сравнение) выполняются с помощью команд, в которых задаются два адреса. Задание разрядов в полях адресации операндов источника и приемника определяют используемые методы адресации и регистры общего назначения. Формат двухадресной команды имеет следующий вид:

Поле адресации операнда источника используется для выборки операнда источника. Поле адресации операнда приемника используется для выборки операнда приемника и занесения результата. Например, по команде ADD A,B содержимое ячейки «A» (операнда источника) складывается с содержимым ячейки «B» (операнд приемника). После выполнения операции сложения в ячейке «В» будет находиться результат операции, а содержимое ячейки «A» не изменится.

На рисунке 3 показаны последовательности операций при выполнении команд с каждым из четырех методов прямой адресации. При регистровом методе адресации операнд находится в выбранном регистре, который может быть использован как накопитель. Так как РОН аппаратно реализованы в ИС центрального процессора, они обладают более высоким быстродействием, чем любая другая память, работающая под управлением процессора. Это их преимущество особенно проявляется при операциях с переменными, к которым необходимо часто обращаться.

3.1 Регистровый метод адресации

При регистровом методе адресации операнд находится непосредственно в указанном в команде регистре.

Источник