Tietokonetekniikka 5 Operandien osoittaminen ja tietokoneen käskykanta

5 Operandien osoittaminen ja tietokoneen käskykanta

1

Tietokonetekniikka5 Operandien osoittaminen ja tietokoneen

käskykanta

• Lähde: Haltsonen, S., Rautanen, E.• Pieka 02.02.2009• Kuvagalleria


2

5.1 Käskykanta ja käskyryhmät

• Käskyt jaetaan ryhmiin:– Tiedonsiirtokäskyt– Aritmeettiset käskyt– Loogiset käskyt– Sivuttaissiirto- ja rotaatiokäskyt (pyörityskäskyt)– Hyppy- ja haarautumiskäskyt– Syöttö- ja tulostuskäskyt– Ohjauskäskyt


3

5.2 Käskyn rakenne


4

Käskyn rakenne(instruction format)

Osoitekenttä:Mikäli operandi tai tulos sijaitsee muistissa, sen sijainnin ilmoittavaa käskyn osaa nimitetään osoitekentäksi (address field).Osoitekenttä voi olla useita sanoja ja haku voi viedä useita muistijaksoja.


5

Kuva 5-4. Laskentakäskyn ja hyppykäskyn rakenne

a)Laskentakäskyb)Hyppykäsky


6

Operandin sijainti

• Operaatio on käskyosa eli koodiosa

• Operandi on kohdeosa tai lähdeosa

• Kohde tai lähde voi olla muistipaikka tai yleiskäyttöinen rekisteri tai I/O –rekisteri (tai rekisteriryhmän indeksi).


7

Avainsanoja• Rekisteriin viittaaminen– Rekisteriryhmä, säilytetään välituloksia– Muutaman bitin Indeksikentän käyttö koodissa

• Muistiviittaus– Operandi tai tulos sijaitsevat keskusmuistissa

• Akku, A –rekisteri, laskentarekisteri• Ohjelmalaskuri (EIP)• ALU --- aritmeettislooginen yksikkö• Pino --- pino-osoitin (ESP)


8

Kuva 5-3. Käsky, jossa on kolme muistiosoitetta

Käskyn haku vaatii neljä muistiviittausta ja suoritus vaatii kolme muistiviittausta Hidas


9

Kuva 5-4. Käsky, jossa on kaksi muistiosoitetta

Käskyn haku vaatii kolme muistiviittausta ja suoritus vaatii kolme muistiviittausta Hidas


10

Käsky, jossa on yksi muistiosoite, Akku nopeampi


11

Käsky, jossa on yksi muistiosoite ja yksi rekisteriosoite: Rekisteriryhmä


12

Käsky, jossa on kaksi rekisteriosoitettaKäskyn suorituksessa ei ole lainkaan muistiviittauksia. NopeaRISC –koneissa käsky on yhden sanan mittainen.Käskyssä ei ole lainkaan muistiviittausta. Ainoa muistiviittaus on käskyn haku.


13

Käsky, jossa on kolme rekisteriosoitettaKolmen operandin käskyn periaate


14

Nollan osoitteen käskyn periaateOperandit haetaan pinosta ja tulos viedään pinoon.


15

5.4 Osoitusmuodot(Addressing mode)

• 1. Operandi käskyssä -välitön osoitus • 2. Operandi rekisterissä -rekisteriosoitus • 3. Operandi muistissa -absoluuttinen osoitus– epäsuora osoitus – Rekisteri epäsuora osoitus – indeksoitu osoitus – kantaosoitus– indeksoitu kantaosoitus– suhteellinen osoitus


16

5.4.1 Välitön osoitus(immediate addressing)

• Operandi (kohde- tai lähde) on osa käskyä.• Vakioiden käyttö on helppoa.• Käsky ja operandi voi olla myös kahden sanan

mittainen.


17

5.4.2 Rekisteriosoitus(register addressing)

• Operandi (kohde tai lähde) on rekisterissä.• Etua, jos operaation tulosta käytetään hyväksi

seuraavassa käskyssä.


18

5.4.3 Absoluuttinen osoitus eli suora muistiosoitus

• Operandi on muistissa ja muistipaikan osoite sisältyy käskyyn. Muistiosoite vie sanan verran tilaa.

• Yksinkertainen tapa viitata muistissa oleviin muuttujiin.• Ei rekisteriosoitus ??? Virhe !!!!


19

Kuva 5-13. Muistiosoitteen täydentäminen ohjelmalaskurin avulla


20

5.4.4 Rekisteriepäsuora osoitus


21

5.4.5 Indeksoitu osoitus ja kantaosoitus

• Indeksoitu osoitus (indexed addressing, Index register addressing)

• Kantaosoitus (based addressing, base register addressing)

• Rekisteriepäsuoran osoituksen ylestyksiä• Muistiosoite saadaan lisäämällä indeksi- tai

kantarekisterin sisältöön käskyssä oleva vakio tai siirros (displament, offset).


22

Indeksoitu osoitus ja kantaosoitus

• Jos indeksi- tai kantarekistereitä on useita, käytetty rekisteri on ilmoitettava käskyssä.

• Skaalattu käyttö:– Indeksirekisterin sisältö kerrotaan vakiolla 1, 2, 4 tai 8 ennen

käskyssä olevan siirroksen lisäystä.– Yhdessä muistipaikassa talletettuna on yksi tavu.– Operandi voi olla joka yhden, kahden, neljän tai kahdeksan

tavun mittainen.– Muistissa taulukko laskentakaava n=k*ri+d– k on vakio, ri on indeksirekisterin sisältö ja d on käskyssä

oleva siirros.


23

Indeksoitu osoitus ja kantaosoitus


24

Taulukon käsittely indeksoitua osoitusta käyttäen


25

Tietorakenteen käsittely

• Kuva 5-17 !


26

Tietorakenteen käsittely


27

5.4.6 Indeksoitu kantaosoitus


28

5.4.7 Suhteellinen osoitus


29

Mikro-ohjaimen osoitusmuodot

• Katso toinen PPT !


30

5.5 Käskykanta

• Katso esim. atMega128:n käskykanta *.pdf !

• Tietokoneen kaikki käskyt

• Jaettu ryhmiin toimintojen mukaan


31

5.5.1 Siirtokäskyt(data transfer instruction)

• Esimerkiksi assembler –käskyinä– Move, load , store jne. omina lyhenteinä– Siirtävät tietoa joko muistipaikan ja rekisterin tai

kahden rekisterin välillä

• Pinonkäsittelykäskyt ovat siirtokäskyjä– push Rekisteristä pinon päälle– pop Pinon päältä rekisteriin


32

5.5.2 Aritmeettiset käskyt(arithmetic instruction)

• Yhteen-, vähennys-, kerto-, ja jakolaskut• Inkrementointi (incrementing)• Dekrementointi (decrementing)• Vertailu (comparison)• Laskutoimitukset kahdelle luvulle kerrallaan• C-lippu• Liukulukukäskyjä


33

5.5.3 Loogiset käskyt(Logical instruction)

• Maskauksen merkitys ja käyttö: AND-, OR- ja XOR –maskaus, ”Bittikuviomuokkaus”

• AND – maskaus: Maskin 1 siirtää (säilyttää) ja 0 nollaa kyseisen bitin

• OR – maskaus: Maskin 1 pakottaa 1:ksi ja 0 siirtää (säilyttää) kyseisen bitin

• XOR – maskaus: Maskin 1 invertoi (kääntää) ja 0 siirtää (säilyttää) kyseisen bitin


34

Bittioperaatiot ja Loogiset lausekkeet

• Bittioperaatiot (&, |, ^, ~, <<, >> , Boolen kytkentä algebra bittitasolla)

• Maskina bittikuvio esim. muuttuja = muuttuja & 0x0F;

• • Looginen lauseke (Boolen kytkentä algebra

lauseketasolla)• !, &&, ||, ==, =>, =<...• if ( tosijuttu1 && tosijuttu2 ) teejuttu;


35

AND (JA) -operaatioSana 1100 1010Maski 1111 1001Tulos 1100 1000• AND – maskaus: Maskin 1 siirtää (säilyttää) ja 0 nollaa

kyseisen bitinA B F0 0 00 1 01 0 01 1 1


36

OR (TAI) -operaatio

Sana 1100 1010Maski 1111 1001Tulos 1111 1011• OR – maskaus: Maskin 1 pakottaa 1:ksi ja 0 siirtää

(säilyttää) kyseisen bitinA B F0 0 00 1 11 0 11 1 1


37

NOT (EI) -operaatio

Sana 1100 1010~ 0011 0101• Kääntää eli invertoi bitin arvon ulostuloonTotuustauluA F0 11 0


38

XOR (ehdon tai) -operaatio

Sana 1100 1010Maski 1111 1001Tulos 0011 0011• XOR – maskaus: Maskin 1 invertoi (kääntää) ja 0 siirtää

(säilyttää) kyseisen bitinA B F0 0 00 1 11 0 11 1 0


39

5.5.4 Sivuttaissiirto- ja rotaatiokäskyt


40

Aritmeettinen sivuttaissiirto

Kahdenkomplementtilukujen käsittely


41

Looginen sivuttaissiirto

Kahdella kertominen ja jakaminen


42

5.5.5 Hyppy- ja haarautumiskäskyt

• Hyppykäskyt (jump instruction)– Ehdottomia tai ehdollisia

• Haarautumiskäskyt (branch instruction)– Suoritetaan vain jos ehto on voimassa.– Taulukossa on annettu ehto ja lippujen avulla

muodostettu looginen lauseke, jonka arvo on yksi, jos ehto on voimassa. Katso taulukot 5-1 ja 5-2 !


43

Hyppy- ja haarautumiskäskyt


44

Hyppy- ja haarautumiskäskyt


45

5.5.6 Aliohjelmakäskyt

• call• return• Ohjelmalaskurin arvo (EIP)


46

Aliohjelman periaate


47

5.5.7 Syöttö- ja tulostuskäskyt

• I/O -käskyt


48

5.5.8 Ohjauskäskyt

• Mm. keskeytysten prioriteettien asettaminen

Tietokonetekniikka 5 Operandien osoittaminen ja tietokoneen käskykanta

Documents

Transcript of Tietokonetekniikka 5 Operandien osoittaminen ja tietokoneen käskykanta