Адресное пространство

Шестнадцатиразрядный код адреса позволяет обращаться к 32К 16-разрядных ячеек. Нижние 4К адресов (160000₈÷177777₈) отведены под регистры внешних устройств. Однако пользователь не обязан использовать все адреса этого пространства исключительно для этой цели и может руководствоваться соображениями необходимости.

Как показано на рис.7.4, слово делится на старший и младший байты. Ячейки, содержащие полные слова, всегда имеют четные адреса. Адреса байтов могут быть как четными, так и нечетными. Адрес младшего байта слова является четным и совпадет с адресом самого слова, адрес старшего байта слова является нечетным и на 1 больше адреса соответствующего слова (рис. 7.4). Адреса и данные принято записывать в 8-ричной системе исчисления (от 000000 до 177777). Организация памяти микропроцессора по словам и байтам для первых 4К адресов приведена на рис. 7.5.

Рис.7.5 Организация памяти микропроцессора по словам и байтам для первых 4К адресов

Часть адресов зарезервирована для использования при обработке внутренних и внешних прерываний программы (адреса 0÷376₈)

Пример:

Формат команд

В микропроцессоре используются три типа команд: безадресные, одноадресные и двухадресные. В безадресных командах код команды содержит только код операции. В кодах одноадресных и двухадресных команд обычно содержится информация, которая определяет:

- выполняемую функцию (код операции);

- регистры общего назначения, используемые при выборке операндов;

- метод адресации (способ использования выбранного РОН).

Так как большая часть информации, обрабатываемой вычислительной машиной, представляет собой данные, сформированные в массивы, списки, строки символов и т.д., микропроцессор разработан с учетом возможности эффективной обработки сформированных структур данных.

Регистры общего назначения могут быть использованы:

- как накопители (обрабатываемые данные хранятся в регистрах);

- как указатели адреса (регистр общего назначения содержит адрес операнда, а не сам операнд);

- как указатели адреса, содержимое которых изменяется автоматически с заданным шагом, что позволяет обращаться к последовательно расположенным ячейкам памяти. Автоматическое увеличение содержимого указателя при обращении к последовательно расположенным ячейкам памяти носит название автоинкрементной адресации. Автоматическое уменьшение содержимого указателя при обращении к последовательно расположенным ячейкам памяти носит название автодекрементной адресации. Эти методы могут быть использованы при обработке табулированных данных;

- как индексные регистры, содержимое которых прибавляется к индексному слову для вычисления адреса операнда. Это позволяет легко обращаться к различным элементам списка.

Использование автоинкрементного и автодекрементного методов адресации дает возможность организации стековой памяти. В качестве указателя стека программно может быть выбран любой РОН, однако определенные команды (используемые при обслуживании прерываний, обращении и возврате из подпрограмм) автоматически используют РОН R6 как аппаратный указатель стека.

Формат одноадресных команд (таких как очистка, инкрементирование) имеет следующий вид:

Рис. 7.6 Формат одноадресных команд

Разряды 15÷06 содержат код операции, который определяет выполняемую команду. Разряды 05÷00 образуют шестиразрядное поле, именуемое полем адресации операнда приемника, которое в свою очередь состоит из двух подполей:

а) разряды 02÷00 определяют один из восьми РОН, который использует данная команда;

б) разряды 05÷03 определяют способ использования выбранного регистра (метод адресации). Причем разряд 03 определяет прямую или косвенную адресации.

Операции над двумя операндами (такие, как сложение, пересылка, сравнение) выполняются с помощью команд, в которых имеются два адреса. Задание разрядов в поле адресации первого и второго операндов определяет различные методы и различные регистры общего назначения. Формат двухадресной команды имеет следующий вид:

Рис. 7.7 Формат двухадресной команды

Поле адресации операнда источника используется для выборки операнда источника. Поле адресации операнда приемника используется для выборки операнда приемника и занесения результата. Например, по команде АDD А,В складывается содержимое ячейки А (операнд источника) с содержимым ячейки В (операнд приемника). После выполнения операции сложения в ячейке В будет находится результат операции, а содержимое ячейки А не изменится.

Команда может занимать от одного до трех слов, причем первое слово команды, содержащее код операции, называется командным словом.

Методы адресации

В микропроцессоре 1801 ВМ1 используется 4 метода прямой адресации, номера которых четные, и 4 метода косвенной адресации с нечетными номерами.

Дополнительно, в качестве регистра общего назначения можно использовать регистр R7, но эффективно он работает лишь с 4-мя методами. Здесь каждый метод имеет особое название и собственную мнемонику.

Рассмотрим небольшой набор команд, необходимый для пояснения работы методов адресации.

Здесь S - источник ; D – приемник.

Таблица 7.1

Примеры команд

Как видно из табл. 7.1, команды могут оперировать как словами, так и байтами, что находит отражение в мнемонике и в крайнем левом бите кода операции.

На рис.7.6 показаны последовательности операций выполнения команды с каждым из четырех методов прямой адресации. При регистровом методе адресации любой из восьми регистров общего назначения может быть использован как накопитель. Следовательно, операнд будет находиться в выбранном регистре. Так как РОНы аппаратно реализованы в БИС МП, они обладают более высоким быстродействием, чем любая память, работающая под управлением процессора. Это преимущество особенно проявляется при операциях с переменными, к которым необходимо обращаться.

Рис.7.6 Методы прямой адресации

Прямая регистровая адресация (№0).

Правило: содержимое регистра, указанного в команде, используется как операнд. Байтовые команды всегда оперируют содержимым младшего байта регистра. При пересылке байта в регистр происходит расширение знака, при котором старший бит пересылаемого байта восемь раз копируется в старшем байте регистра-приемника.

Примеры регистровой адресации: