Презентация на тему: Форматы

Форматы Форматы данныхСистема команд. Форматы командРежимы адресации памяти. СтекПрерывания

1. Форматы данных Машинная команда может работать с данными вполне определенного формата. При выполнении команды микропроцессор получает из оперативной памяти последовательность 0 и 1 и интерпретирует эту последовательность как символ, как адрес, как число в зависимости от команды.

Формат данных — это способ интерпретации микропроцессором данных в процессе их обработки. МП может работать, например, с данными следующих форматов:8-битовые целые числа без знаков. 1 байт воспринимается как целое неотрицательное число. Диапазон от 0000 0000 до 1111 1111в двоичной системе, 0 -256 в десятичной.

8-битовые целые числа со знаком. В байте для записи цифр числа используют 7 младших разрядов. Старший разряд байта используется как знаковый: 0 в этом разряде соответствует положительному числу, 1 — отрицательному. Отрицательные числа здесь представляются в дополнительном коде. Диапазон чисел -128 до +127.

16-битовые целые числа без знака (аналогично)16-битовые числа со знаком8-битовые двоично-десятичные числа. Используют для обработки десятичных чисел без знака. Для кодирования десятичных цифр здесь применяют 4-разрядные двоичные коды, например, 1 -0001, 2-0010. Используют упакованный и не упакованный форматы. В упакованном формате используются оба полубайта, диапазон от 0 до 99. В неупакованном формате используют только младший полубайт, диапазон от 0 до 9.

8-битовые символы. Для кодирования букв латинского и национального алфавитов, знаков препинания, цифр, математических символов, псевдографики, управляющих символов. Код ASCII.Битовые поля. Непрерывная последовательность битов, каждый разряд рассматривается независимо от остальных, например, содержимое регистра слова состояния процессора.

Строки переменной длины. Последовательность байтов или слов. Строки могу иметь любую длину в пределах до :; Кбайт. Команды, манипулирующие с этим форматом, ведут обработку побайтно или по словам.адреса, указатели, векторы.

2. Система команд Команды, которое может выполнять МП, составляют его систему командСистема команд любой ЭВМ содержит следующие группы команд:Передача данных, копирование данных из одного места в другое.Арифметические операции. Основные — сложение и вычитание. Чаще всего вычитание сводится к сложению. Умножение и деление обычно выполняются по специальным программам.Логические операции. Сравнение, И, ИЛИ, НЕ. Сюда добавляют анализ отдельных битов кода, их сброс и установку.Сдвиги двоичного кода влево и вправо. Команды ввода и вывода информации. В некоторых ЭВМ внешние устройства имеют специальные адреса, и эти операции сводятся к передаче данных.Команды управления. Организуют нелинейные алгоритмы: условный и безусловный переход, обращение к подпрограмме. Останов, нет операции.

Существую два направления в системах команд современных компьютеров. Компьютер с полным набором команд — CISC (Complex Instruction Set Computer), с ограниченным набором – RISC (Reduced Instruction Set Computer). Некоторые команды компьютер выполняет часто, другие — лишь эпизодически. RISC-машина имеет ограниченный набор простых и коротких операций, остальные действия реализованы программно.

Формат машинной команды Формат машинной команды — это сведения о длине, составе, назначении и взаимном расположении частей команды. Части команды называются полями. Например, каждая команда содержит поле кода операции, многие команды имеют поля операндов.Описание формата команды — это описание способа кодирования в команде всех сведений, необходимых МП для ее выполнения.

Команда называется безадресной, если для ее выполнения не нужны операнды. Команда называется адресной, если ей требуются операнды, которые обычно расположены в основной памяти. Различают одноадресные, двухадресные и трехадресные команды

Основные форматы:безадресная команда Все поле команды занимает код операции (КОП). Примеры, стоп, возврат из подпрограммы.

Одноадресная командаОдно поле занимает КОП, второе поле хранит информацию о нахождении операнда. Пример, увеличить содержимое ячейки на 1.

Двухадресная командаПредусмотрены два поля для адресации двух операндов. Результат выполнения операции запоминается на месте одного из операндов. Пример, добавить содержимое одной ячейки к содержимому другой.

Трехадресная командаПоле операнда 3 будет содержать результат операции.

3. Режимы адресации памяти. Стек Режим адресации памяти — это схема преобразования адресной информации об операнде в команде в его исполнительный адрес. Операнд может хранится в регистре процессора или в оперативной памяти. Информация об этом и хранится в поле адресации: информация о методе адресации и номер регистра общего назначения, который участвует в команде.

Пример, одноадресная команда:

Рассмотрим режимы адресации, общие для многих МП.Регистровый режим. Операнд находится в регистре общего назначения. Обозначается Rn: R1, R2, цифры — номера регистров.Регистровый косвенный режим. Операнд находится в основной памяти, а его адрес — в регистре. Обозначается (Rn)

Автоинкрементный режим. Подобен косвенному регистровому, но после адресации операнда и выполнения над ним операции содержимое региста увеличивается на 2 ( в командах выполнения операций над словами) и на 1 (в командах операции над байтами). Обозначение (Rn)+.

Автодекрементный режим. В отличие от инкрементного режима здесь предварительно, до доступа к операнду содержимое регистра уменьшается на 2 или 1и, только после этого, регистр используется как адрес операнда. Обозначается -(Rn).

Операции с константой. Данные могут непосредственно включаться в состав команды, т.е. размещаются после кода операции.Сегментный способ. Адрес ОЗУ вычисляется как сумма двух чисел: сегмента и смещения. Одно из них сдвинуто влево на 4 двоичных разряда (умножено на 16). Пусть сегмент А000h, смещение1000h. Запись адреса А000:1000. Итоговый адрес А000(0)+ 1000А1000При этом один адрес может быть представлен несколькими комбинациями.

Стек. Это структура данных, в которую можно данные добавлять и извлекать, но для работы доступен только последний элемент(первый вошел — последним вышел). Необходимый элемент — указатель стека, им может быть регистр общего назначения. Указатель хранит адрес верхнего занятого элемента

Рассмотрим пример. Пусть требуется временно сохранить значения целочисленных переменных n1, n2, n3. Перед началом указатель стека содержит адрес 6 (рис.а). Даем команду: записать в стек n1.

Процессор:уменьшает указатель стека на 2 (целое число занимает в памяти 2 байта), получит адрес 4;запишет n1 поэтому адресу (рис. б).

Аналогично при выполнении команд "записать в стек n2" и "записать в стек n3" значения этих переменных попадут в ячейки 2 и 0 (рис.в).Теперь будем восстанавливать информацию из стека. Указатель содержит адрес 0, указывает на переменную n3. Подадим команду"прочитать из стека n3". При этом процессор:считает значение n3 из стека;увеличит указатель стека на 2 (рис.г).Стек используется для вызова подпрограмм, для сохранения состояния прерванной программы.

4. ПрерыванияМикропроцессорные прерывания составляют важную часть архитектуры МП. Они обращают внимание МП на особые условия, возникающие в самом процессоре или вне его. Прерывание — это прекращение выполнения текущей последовательности команд для обработки события, которое произошло в микропроцессоре или ином оборудовании компьютера. Запрос на прерывание может возникнуть в самом МП или поступить от других устройств.

Различают следующие классы прерываний:Внутримикропроцессорные прерывания, вызываются событиями внутри МП (деление на нуль, переполнение регистров).Внутрисистемные прерывания. Возникают вследствие событий во внешних устройствах компьютера (от таймера, от принтера, когда он готов принять информацию).Программные прерывания. Намеренно заложены в программу.Межмашинные прерывания. Возникают при посылке коммуникационных сигналов от одного компьютера другому.

Внутрисистемные прерывания бывают двух типов: маскируемые и немаскируемые. Программист или системная программа могут запретить или разрешить (замаскировать) маскируемые прерывания. Если в регистре флагов выставить 1 у бита признака разрешения прерываний, то прерывание обрабатываться не будет. Маскируемые прерывания возникают от устройств ввода-вывода. Немаскируемые прерывания наступают при катастрофических событиях (сбой по питанию), ошибка памяти, ошибка четности по магистрали. Эти прерывания имеют наивысший приоритет и процессор обрабатывает их в первую очередь.

При обработке прерывания процессорзапоминает состояние прерванной программы (в стэке);распознает источник прерывания (анализируется регистр флагов и состояние внешних устройств);маскирует повторные прерывания от этого источника;вызывает и выполняет специальную системную программу обработки прерываний (выводит сообщение о причине прерывания и рекомендацию по возможным действиям);восстанавливает состояние прерванной программы, продолжает ее исполнение.

ВопросыЧто такое формат данных?Перечислите и опишите известные вам форматы данныхКакие группы команд образуют систему команд любой ЭВМ?Опишите два направления в системах команд современных компьютеров

Что такое формат машинной команды?Что означает адресная и безадресная команда?Опишите основные форматы командЧто такое режим адресации памяти?Где могут хранится операнды?Перечислите и опишите основные режимы адресации

Опишите работу стекаЧто такое прерывание?Назовите классы прерыванийЧто означает маскируемое прерывание? Какие события к ним относятся?Какие события вызывают немаскируемые прерывания?Опишите последовательность действий МП при обработке прерывания.