Команды микропроцессора. Система команд

Алгоритм — строго определенная последовательность действий, направленная на достижение заданного результата.

Программа — запись алгоритма с использованием языка программирования.

При рассмотрении основных принципов построения микропроцессора, любой алгоритм может быть представлен в виде последовательности простейших действий. Следовательно, программа, описывающая алгоритм на языке программирования, должна быть преобразована в этот набор простейших действий.

Рис. 1.

Действие по обработке информации называется операцией, например:

— операция возведения в квадрат ( — операнд, — результат операции);

= — операция дифференцирования ( — операнд, — оператор).

В качестве примера описания операции в виде последовательности простейших действий рассмотрим сложение двоичных чисел на примере одного разряда двоичного числа (рис. 2)

Рис. 2.

Представим операцию в следующем виде (рис. 3)

Рис. 3.

Здесь и — значения соответствующего разряда в первом и втором слагаемом, — перенос из младшего разряда, — значение соответствующего разряда суммы, — значение переноса в старший разряд.

Рассматриваемая операция может быть представлена таблицей:

Таблица 1

Таким образом, операция сложения одного двоичного разряда сводится к поиску по указанной таблице выходных значений и для заданной на входе сумматора комбинации , , .

Команда — указание микропроцессору выполнить некоторое действие. Команда должна включать информацию об операндах и описание самой операции, которую необходимо выполнить. Структура команды получила название "формат команды" (рис. 4).

Рис. 4.

Так как описание операции может быть достаточно громоздким, нецелесообразно иметь его непосредственно в составе команды. Учитывая, что каждый микропроцессор способен выполнить ограниченное количество операций, каждой операции может быть присвоен числовой код — код операции (КОП). В самой команде при этом можно указывать только этот код, который будет характеризовать операцию (рис. 5).

Рис. 5.

В составе микропроцессора необходимо иметь блок, который по коду операции будет определять собственно ее описание — последовательность элементарных действий, которые должны быть выполнены. Такой блок называется дешифратором команд и входит в состав устройства управления микропроцессора (рис. 6).

Рис. 6.

Дешифратор команд можно представить в виде таблицы из двух столбцов, в одном из них — код операции, в другом – ее описание. Получив очередную команду, блок управления обращается к дешифратору команд, передает ему код операции и получает описание операции в виде последовательности элементарных действий, которые затем выполняются.

Вся совокупность команд, которая может выполняться микропроцессором, называется системой команд. В систему команд входит ограниченное число команд. Естественно, все они должны быть представлены в дешифраторе команд — микропроцессор не может выполнить команду, код которой неизвестен дешифратору.

Таким образом, преобразование, представленное на рис. 1 представляет собой преобразование программы, написанной на языке программирования, в последовательность команд микропроцессора. Оно называется трансляцией и выполняется специальной программой — транслятором. Трансляторы подразделяются на компиляторы (преобразуют сразу всю программу) и интерпретаторы (выполняют построчное преобразование и исполнение программы).