Архитектура с выделенным доступом к памяти

В архитектуре с выделенным доступом к памяти, обращение к основной памяти возможно только с помощью двух специальных команд: load и store. В английской транскрипции данную архитектуру называют Load/Store architecture.

Команда load (загрузка) обеспечивает считывание значения из основной памяти и занесение его в регистр процессора (в команде обычно указывается адрес ячейки памяти и номер регистра).

Пересылка информации в противоположном направлении производится командой store (сохранение).

Операнды во всех командах обработки информации могут находиться только в регистрах процессора (чаще всего в регистрах общего назначения).

Результат операции также заносится в регистр. В архитектуре отсутствуют команды обработки, допускающие прямое обращение к основной памяти. Допускается наличие в АСК ограниченного числа команд, где операнд считается частью кода команды.

АСК с выделенным доступом к памяти характерна для всех вычислительных машин с RISC-архитектурой. Команды в таких ВМ, как правило, имеют длину 32 бита и трехадресный формат.

В качестве примеров вычислительных машин с выделенным доступом к памяти можно отметить HP PA-RISC, IBM RS/6000, Sun SPARC, MIPS R4000, DEC Alpha и т. д.

К достоинствам АСК следует отнести простоту декодирования и исполнения команды.

Типы команд

Несмотря на различие в системах команд разных ВМ, некоторые основные типы операций могут быть найдены в любой из них. Для описания этих типов примем следующую классификацию:

- команды пересылки данных;

- команды арифметической и логической обработки;

- команды работы со строками;

- команды SIMD;

- команды преобразования;

- команды ввода/вывода;

- команды управления потоком команд.

Команды пересылки данных

Это наиболее распространенный тип машинных команд. В таких командах должна содержаться следующая информация:

- адреса источника и получателя операндов — адреса ячеек памяти, номера регистров процессора или информация о том, что операнды расположены в стеке;

- длина подлежащих пересылке данных (обычно в байтах или словах), заданная явно или косвенно;

- способ адресации каждого из операндов, с помощью которого содержимое адресной части команды может быть пересчитано в физический адрес операнда.

Рассматриваемая группа команд обеспечивает передачу информации между процессором и ОП, внутри процессора и между ячейками памяти. Пересылочные операции внутри процессора имеют тип «регистр-регистр». Передачи между процессором и памятью относятся к типу «регистр-память», а пересылки в памяти — к типу «память-память».

Команды арифметической и логической обработки

В данную группу входят команды, обеспечивающие арифметическую и логическую обработку информации в различных формах ее представления. Для каждой формы представления чисел в АСК обычно предусматривается некий стандартный набор операций.

Помимо вычисления результата выполнение арифметических и логических операций сопровождается формированием в АЛУ признаков (флагов), характеризующих этот результат. Наиболее часто фиксируются такие признаки, как:

- Z (Zero) — нулевой результат;

- N (Negative) — отрицательный результат;

- V (oVer-flow) — переполнение разрядной сетки;

- С (Carry) — наличие переноса.

Операции с целыми числами

К стандартному набору операций над целыми числами, представленными в форме с фиксированной запятой, следует отнести:

- двухместные арифметические операции (операции с двумя операндами): сложение, вычитание, умножение и деление;

- одноместные арифметические операции (операции с одним операндом): вычисление абсолютного значения (модуля) операнда, изменение знака операнда;

- операции сравнения, обеспечивающие сравнение двух целых чисел и выработку признаков, характеризующих соотношение между сопоставляемыми величинами (=,<>, >, <, <-, >=).

Часто этот перечень дополняют такими операциями, как вычисление остатка от целочисленного деления, сложение с учетом переноса, вычитание с учетом заёма, увеличение значения операнда на единицу (инкремент), уменьшение значения операнда на единицу (декремент).

Отметим, что выполнение арифметических команд может дополнительно сопровождаться перемещением данных из устройства ввода в АЛУ или из АЛУ на устройство вывода.