Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 13: Tập lệnh - Chế độ định địa chỉ và định dạng - Nguyễn Hằng Phương
Chương 13
Tập lệnh:
Chế độ định địa chỉ và định dạng
+
NỘI DUNG
1. Các chế độ định địa chỉ
Địa chỉ tức thời
Địa chỉ trực tiếp
Địa chỉ gián tiếp
Địa chỉ thanh ghi
Địa chỉ gián tiếp thanh ghi
Địa chỉ thay thế
Địa chỉ ngăn xếp
2. Chế độ địa chỉ của x86 và ARM
3. Định dạng lệnh
Chiều dài lệnh
Phân bổ Bit
Lệnh có độ dài thay đổi
4. Các định dạng lệnh của x86 và ARM
+
1. Các chế độ định địa chỉ
Tức thời
Trực tiếp
Gián tiếp
Thanh ghi
Thanh ghi gián tiếp
Thay thế
Ngăn xếp
Các chế độ định địa chỉ
+
Các chế độ định địa chỉ cơ bản
. A = nội dung trường address trong từ lệnh
. R = Nội dung trường address trong lệnh tham chiếu đến thanh ghi
. EA = địa chỉ hiệu dụng của vị trí chứa toán hạng đc tham chiếu
. (X) = Nội dung của vị trí bộ nhớ X hoặc thanh ghi X
+
Địa chỉ tức thời
Dạng định địa chỉ đơn giản nhất
Toán hạng = A
Có thể được sử dụng để định nghĩa và sử dụng hằng số hoặc thiết
lập giá trị ban đầu của biến
Số thường được lưu trữ dưới dạng bù 2
Bit ngoài cùng bên trái của trường toán hạng là bit dấu
Ưu điểm:
Không cần tham chiếu bộ nhớ để lấy dữ liệu toán hạng (chỉ có 1 lần truy
xuất lệnh) tiết kiệm một chu kỳ cache hoặc bộ nhớ trong chu kỳ lệnh.
Nhược điểm:
Kích thước của số bị giới hạn bởi kích thước của trường địa chỉ.
Vì trong các tập lệnh, kích thước trường địa chỉ thường nhỏ hơn kích
thước từ
Địa chỉ trực tiếp
. Trường địa chỉ chứa địa chỉ hiệu dụng của toán hạng
. Địa chỉ hiệu dụng (EA) = trường địa chỉ (A)
. Phổ biến trong các thế hệ máy tính trước đây
. Chỉ tham chiếu bộ nhớ 1 lần để lấy dữ liệu
. Không cần tính toán để tìm EA
. Hạn chế: chỉ cung cấp một không gian địa chỉ hữu hạn
+
Địa chỉ gián tiếp
Trường địa chỉ tham chiếu đến địa chỉ của một từ trong bộ
nhớ chứa địa chỉ đầy đủ của toán hạng
EA = (A)
Dấu ngoặc đơn được hiểu như là nội dung của
Tìm trong A, tìm địa chỉ (A), tới đó để lấy toán hạng
VD: ADD (A)
+
Địa chỉ gián tiếp (2)
Ưu điểm:
Không gian địa chỉ lớn
Với một từ có kích thước N cho phép một không gian địa chỉ là 2N
Nhược điểm:
1 thực thi lệnh đòi hỏi hai lần tham chiếu bộ nhớ để truy xuất toán
hạng
Một để lấy ra địa chỉ, hai là để lấy ra giá trị của nó
Biến thể hiếm gặp của địa chỉ gián tiếp là địa chỉ gián tiếp nhiều tầng
EA = (((A)))
Nhược điểm: cần nhiều hơn hoặc bằng 3 tham chiếu bộ nhớ để truy
xuất được toán hạng chậm hơn
+
Địa chỉ thanh ghi
Trường địa chỉ tham chiếu đến thanh ghi
chứ không tham chiếu địa chỉ bộ nhớ chính
EA = R
Số lượng thanh ghi hữu hạn
Ưu điểm:
Chỉ cần một trường địa chỉ nhỏ trong lệnh lệnh ngắn hơn, truy
xuất lệnh nhanh hơn
Không cần tham chiếu bộ nhớ
Nhược điểm:
Không gian địa chỉ giới hạn
Sử dụng nhiều thanh ghi để tăng hiệu quả
Gánh nặng cho người lập trình assembly hay người viết trình hợp dịch
+
Địa chỉ gián tiếp thanh ghi
Tương tự như địa chỉ gián tiếp
Khác biệt ở chỗ trường địa chỉ tham chiếu đến thanh ghi
EA = (R)
Toán hạng nằm trong ô nhớ được trỏ tới bởi nội dung của
thanh ghi R
Ưu:
Không gian địa chỉ lớn hơn (trường địa chỉ tham chiếu đến vị
trí chứa địa chỉ có độ dài bằng một từ )
Tham chiếu bộ nhớ ít hơn 1 lần so với địa chỉ gián tiếp
+
Địa chỉ dịch
(displacement addressing)
Kết hợp chế độ địa chỉ trực tiếp và địa chỉ gián tiếp thanh ghi
EA = A + (R)
Lệnh phải có hai trường địa chỉ, ít nhất một trong hai phải có
giá trị cụ thể
Giá trị trong một trường địa chỉ (giá trị = A) được sử dụng trực tiếp
Trường địa chỉ còn lại tham chiếu đến thanh ghi, nội dung trong
thanh ghi đó được cộng với A để tạo ra địa chỉ hiệu dụng
3 dạng sử dụng địa chỉ dịch phổ biến:
Địa chỉ tương đối
Địa chỉ thanh ghi cơ sở
Lập chỉ mục
+
(a) Địa chỉ tương đối
Thanh ghi được tham chiếu ngầm định là thanh ghi PC
Địa chỉ lệnh tiếp theo được cộng với trường địa chỉ để tạo ra EA
Với phép cộng này, trường địa chỉ được coi là số bù 2
Do đó, địa chỉ hiệu dụng là một dịch vị tương đối của địa chỉ trong
lệnh
EA = A + (PC)
Lợi dụng tính cục bộ của bộ nhớ
Tiết kiệm bit địa chỉ trong lệnh nếu đa phần các tham chiếu bộ nhớ ở
tương đối gần với lệnh đang được thực thi
+
Địa chỉ thanh ghi cơ sở
Thanh ghi được tham chiếu chứa con trỏ tới một địa chỉ cơ
sở bộ nhớ chính. Trường địa chỉ chứa giá trị dịch đi từ địa
chỉ này
Tham chiếu thanh ghi có thể là cụ thể hoặc ngầm định
Giá trị dịch là biểu diễn số nguyên không dấu
Khai thác tính cục bộ của tham chiếu bộ nhớ
VD: thanh ghi đoạn trong x86
+
Indexed Addressing
Trường địa chỉ tham chiếu địa chỉ bộ nhớ chính. Thanh ghi được
tham chiêu chứa giá trị dịch chuyển dương từ địa chỉ này
Tính toán EA giống như với địa chỉ thanh ghi cơ sở
Ứng dụng: hiệu quả để thực hiện các hoạt động lặp
Autoindexing
Tự động tăng hoặc giảm thanh ghi index sau mỗi lần tham chiếu
đến nó
EA = A + (R)
(R) (R) + 1
Postindexing
Địa chỉ gián tiếp thực hiện trước, Indexing addressing sau
EA = (A) + (R)
Preindexing
Indexing addressing thực hiện trước, Địa chỉ gián tiếp thực hiện
sau
EA = (A + (R))
+
Địa chỉ ngăn xếp
Ngăn xếp là một mảng liên tiếp các vị trí nhớ
Còn được gọi là pushdown list or last-in-first-out queue
Ngăn xếp là một khối dự trữ các vị trí nhớ
Các mục được thêm vào đỉnh ngăn xếp nên khối đó được lấp đầy
một phần
Con trỏ gắn với ngăn xếp có giá trị là địa chỉ của đỉnh ngăn xếp
Con trỏ ngăn xếp được duy trì trong một thanh ghi
Vì vậy, tham chiếu đến các vị trí ngăn xếp trong bộ nhớ trong thực
tế là địa chỉ gián tiếp thanh ghi
Là một dạng của địa chỉ ngầm định
Lệnh máy không cần thêm tham chiếu bộ nhớ nhưng hoạt động
ngầm định trên đỉnh của ngăn xếp
Tính toán chế độ định địa chỉ x86
Các chế độ định địa chỉ x86
+
ARM
Indexing
Methods
Tải và lưu trữ các lệnh chỉ tham chiếu bộ nhớ. Điều này luôn luôn được
thực hiện gián tiếp thông qua một thanh ghi cơ sở cộng với độ lệch
+
Địa chỉ lệnh xử lý dữ liệu và lệnh rẽ
nhánh ARM
Các lệnh xử lý dữ liệu
Sử dụng hoặc định địa chỉ thanh ghi hoặc kết hợp giữa định địa chỉ
thanh ghi và tức thì
Với định địa chỉ thanh ghi, giá trị trong một toán hạng thanh ghi có
thể được thu nhỏ bằng một trong năm toán tử dịch
Các lệnh rẽ nhánh
Dạng duy nhất của định địa chỉ cho các lệnh rẽ nhánh là định địa chỉ
tức thì
Lệnh chứa 24 bit giá trị
Đã dịch 2 bit để địa chỉ nằm trên ranh giới từ
Khoảng hiệu quả +/- 32MB từ PC
Tải về để xem bản đầy đủ
37 trang
12/04/2022
3660
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 13: Tập lệnh - Chế độ định địa chỉ và định dạng - Nguyễn Hằng Phương", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_kien_truc_may_tinh_chuong_13_tap_lenh_che_do_dinh.pdf
