Логическая структура процессора

Рассмотрим логическую структуру процессора ЭВМ общего назначения на примере ЭВМ типа IBM 370.

Обобщенная структурная схема процессора содержит АЛУ, УУ и регистры. Процессор может обрабатывать числа, представленные в двоичном коде; числа с плавающей точкой фиксируемой длины; десятичные числа.

Выполняемые процессором команды образуют 5 классов:

1-команды управления системой;

2-общие команды;

3-команды для выполнения действий над числами с плавающей точкой;

4-команды для выполнения действий над десятичными числами;

5-команды ввода/вывода.

Команды управления системой и команды ввода-вывода являются привилегированными командами и выполняются только операционной системой. Если такие команды встретятся в программе пользователя, то выполняться они не будут и произойдет прерывание программы.

Общие команды применяются для чисел с фиксированной точкой, а также для выполнения переходов в программе.

Процессор может обращаться за информацией к 16 регистрам общего назначения (РОН). РОНы могут быть использованы в качестве накапливающих регистров в арифметических операциях с фиксированной точкой и в логических операциях, а также как индексные регистры в операциях над адресами. Каждый РОН имеет 32 разряда и задается в командах с помощью 4-битового поля R.

При выполнении некоторых операций два смежных регистра используются совместно, позволяя работать с двойными словами. В этом случае адресуемый регистр содержит старшие биты операнда и должен иметь четный адрес, тогда как РОН, содержащий младшие биты операнда, имеет следующий по порядку нечетный адрес.

Для операций с плавающей точкой процессор имеет четыре 64-разрядных регистра. Они пронумерованы числами : 0,2,4,6. Эти регистры могут содержать как короткие 32-, так и длинные 64-битовые операнды с плавающей точкой. Короткие операнды занимают старшие биты регистра, а младшие биты не используются.

Процессор может также использовать 16 управляющих регистров по 32 бита в каждом. Отдельные биты этих регистров закреплены за конкретными средствами и содержат особую информацию для функционирования этих средств. Управляющие регистры нумеруются числами от 0 до 15, которые в командах управления системой задаются полем R.

Имеются 3 класса операндов:

1-регистровые операнды;

2-непосредственные операнды;

3-операнды в ОЗУ.

1-Регистровые операнды размещаются в регистрах процессора, причем тип регистра определяется кодом операции, а номер регистра задается полем R команды.

2-Непосредственные операнды располагаются в самой команде, занимают 1 байт, который обозначается буквой I в поле команды.

3-Для обращения за операндом, находящимся в ОЗУ, используется либо адрес находящийся в одном из РОНов, либо адрес, который вычисляется по базовому адресу, индексу и смещению, обозначаемые в команде полями В, Х и Д.