Одноадресная система команд

Дальнейшее уменьшение количества адресов, явно заданных в команде, приводит к одноадресной структуре команд.

В процессоре с одноадресной структурой команд предусматривается специальный регистр – аккумулятор. Это регистр, в котором находится один из операндов, и в который записывается результат операции (поверх исходного операнда).

Возможно и дальнейшее упрощение команд. Это безадресная система команд. Такая система существует, но она ориентирована на использование стековой памяти. В этих командах указываются или код операции или данные. Одни команды загружают данные в стек или выводят из стека результаты, другие команды задают операции над данными из вершины стека. Такая система команд использовалась в некоторых калькуляторах, но широкого применения не нашла.

Дальнейшее совершенствование структуры команд связано с отставанием роста быстродействия памяти по сравнению с ростом быстродействия процессора. Это отставание стало серьезным препятствием в развитии вычислительной техники.

Статистика обращений к памяти показала, что на каждое обращение по записи приходится, в среднем, 13 обращений по чтению, Это означает, что каждый полученный в процессоре результат или выбранный из памяти операнд с большой вероятностью будет использоваться в последующей команде.

Следовательно, временные потери процессора на ожидание данных из памяти можно уменьшить введением в состав процессора не одного аккумулятора, а множества регистров для сохранения и повторного использования данных. Появление дополнительного множества регистров в процессоре и необходимость их адресации существенно повлияли на дальнейшее развитие структуры команд.

Дальнейшее усовершенствование системы команд привело к усложнению системы адресации ячеек оперативной памяти.Адреса оперативной памяти стали задавать не явно, а компонентами. Для хранения компонентов адреса стали использовать те же регистры. Появилась дополнительная индексная (адресная) арифметика для вычисления адреса по компонентам. Дополнительные регистры стали использоваться для хранения как операндов, так и компонентов адреса. А регистры получили название "регистры общего назначения" ( РОНы).

Многие фирмы (Intel, DEC) для гибкости системы программирования стали использовать множество формул (режимов адресации) для вычисления адресов.

С появлением РОНов команды снова стали двухадресными. Один – адрес оперативной памяти, другой – РОНа, или оба адреса – номера используемых
РОНов.

В случае использования РОНовкоманды, в зависимости от расположения исходных операндов, разделяются на типы: регистр-регистр, регистр-память.

Команды типа регистр-регистр являются наиболее компактными по размерам и быстрыми по выполнению. Они используют короткие адреса и независимы от задержек при обращении к памяти. Как исключение, некоторые ЭВМ (например, IBM/370) сохранили команды и типа память-память.

Кроме РОНов, современные процессоры содержат ряд других программно доступных регистров, которые образуют регистровый файл процессора.