4. Способы адресации информации в эвм

Существует два различных принципа поиска операндов в памяти: ассоциативный и адресный.

Ассоциативный поиск операнда (поиск по содержанию ячейки) предполагает просмотр содержимого всех ячеек памяти для выявления кодов, содержащих заданный командой ассоциативный признак (тег). Эти коды и выбираются из памяти в качестве искомых операндов. В современных компьютерах ассоциативная выборка используется в кэш-памяти.

Адресный поиск предполагает, что искомый операнд извлекается из ячейки, номер которой формируется на основе информации в адресном поле команды.

Ниже мы будем рассматривать только реализацию адресного принципа поиска операнда. Следует различать понятия «адресный код» в команде А_К и «исполнительный (физический) адрес» А_И. Адресный код – это информация об адресе операнда, содержащаяся в команде. Исполнительный адрес – это номер ячейки памяти, к которой производится фактическое обращение. В современных ЭВМ адресный код, как правило, не совпадает с исполнительным адресом. Таким образом, способ адресации можно определить как способ формирования исполнительного адреса операнда А_И по адресному коду команды А_К.

Способов адресации существует много. Параметры процесса обработки информации существенно зависят от выбранного способа адресации. Одни способы адресации позволяют увеличить объём адресуемой памяти без удлинения команды, но снижают скорость выполнения операции, другие ускоряют операции над массивами данных, третьи – упрощают работу с подпрограммами и т. д.

В системах команд современных ЭВМ часто предусматривается возможность использования нескольких способов адресации операндов для одной и той же операции. Для указания способа адресации вводятся дополнительные разряды в поле кода операции, длина которого при этом возрастает.

Адресация операнда в команде может быть явной или неявной. При явной адресации в команде есть поле адреса операнда, в котором задается адресный код А_К. Большинство методов адресации являются явными.

При неявной адресации адресное поле в команде отсутствует, адрес операнда подразумевается кодом операции. Метод неявной адресации операндов используется во всех процессорах. Основное его назначение – уменьшение длины команды за счет исключения части адресов. При этом методе код операции точно задает адрес операнда. Например, из команды исключается адрес приемника результата. При этом подразумевается, что результат в этой команде помещается на место второго операнда.

Способы формирования адресов ячеек памяти (А_И) можно разделить на абсолютные и относительные.

2.4.1. Абсолютные способы формирования исполнительного адреса

Абсолютные способы формирования предполагают, что двоичный код адреса ячейки памяти (А_И) может быть извлечен целиком из адресного поля команды или из какой-либо другой ячейки (регистра), никаких преобразований над кодом адреса не производится.

К абсолютным способам относятся непосредственная, прямая и косвенная адресации, которые имеют различную кратность обращения (R) к памяти.

Непосредственная адресация операнда

При этом способе операнд располагается в адресном поле команды. Обращение к регистровой памяти (РП) или ОП за операндом не производится (R = 0), он выбирается вместе с командой. Таким образом, уменьшается время выполнения операции, сокращается объем памяти. Непосредственная адресация удобна для задания констант, длина которых меньше или равна длине адресного поля команды.

Прямая адресация операндов

П

Перенесен рисунок

ри этом способе (рис. 2.15) адресации обращение за операндом в РП или ОП производится по адресному коду в поле команды (R = 1), т. е. исполнительный адрес операнда совпадает с адресным кодом команды (А_И = А_К).

Рис.2.15. Схема прямой адресации: а) к регистровой памяти; б) к основной памяти

Обеспечивая простоту программирования, этот метод имеет существенный недостаток. Для адресации к ячейкам памяти большой емкости требуется «длинное» адресное поле в команде. Прямая адресация используется широко в сочетании с другими способами адресации. В частности, вся адресация к «малой» регистровой памяти ведется только с помощью прямой адресации.

Косвенная адресация операндов

При этом способе адресный код команды указывает адрес ячейки (регистра) памяти, в которой находится не сам операнд, а лишь адрес операнда, называемый указателем операнда. Адресация к операнду через цепочку указателей (косвенных адресов) называется косвенной (R ³ 2).

Адрес указателя, задаваемый программой, остается неизменным, а косвенный адрес может изменяться в процессе выполнения программы. Косвенная адресация, таким образом, обеспечивает переадресацию данных, т. е. упрощает обработку массивов и списковых структур данных, упрощает передачу параметров подпрограммам, но не обеспечивает перемещаемость программ в памяти.

Косвенная адресация так же широко используется в ЭВМ, имеющих короткое машинное слово, для преодоления ограничений короткого формата. В этом случае первый указатель должен располагаться в РП (рис. 2.16).

Рис.2.16. Схема косвенной адресации