Conjunto de Instruções

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1 Conjunto de Instruções IFBA Instituto Federal de Educ. Ciencia e Tec Bahia Curso de Analise e Desenvolvimento de Sistemas Arquitetura de Computadores 20 e 21/30 Prof. Msc. Antonio Carlos Souza Referências Bibliográficas: 1. Ciência da Computação: Uma visão abrangente - J.Glenn Brokshear 2. Introdução à organização de computadores Mário Monteiro LTC 3. Organização Estrutura de Computadores Andrew S. Tanembaum - LTC

2 A Execução de Instruções Seqüência de passos de execução busca decodificação execução resultado Cada passo de execução Þ operações básicas transferência de dados entre regs transferência de dados entre regs e ALU transferência de dados entre regs e a memória operações lógicas e aritméticas realizadas pela ALU

3 A Execução de Instruções Divisão dos passos de execução de uma instrução busca decodificação execução resultado Diferença entre instruções Þ número tipo operações básicas realizadas em cada passo

4 Execução de Instruções Exemplo de classes de instruções Tipo Lógica / Aritmética Desvio incondicional Desvio condicional Acesso à memória Exemplo ADD R1, R2, Rd JMP dst JZ dst LOAD end, R1 STORE end, R1

5 Operações Básicas na Execução de Instruções Aritméticas Desvios Desvios Acessos à e Lógicas Incondicionais Condicionais Memória B MAR PC MAR PC MAR PC MAR PC MDR M[MAR] MDR M[MAR] MDR M[MAR] MDR M[MAR] IR MDR IR MDR IR MDR IR MDR PC++ PC++ PC++ PC++ D decod decod decod decod A Rs1 B Rs2 E R A op B PC destino cond MAR end (E) se (cond) MDR Rs MDR (E) PC destino M[MAR] MDR M[MAR] (L) R Rd R (L) Rd MDR

6 A Seção de Controle Ativação dos sinais de controle operação básica (1) (2) sinal de controle s1, s2 s3,s4 descrição da operação básica coloca o conteúdo de R1 e R2 nos barramentos S1 e S2, respectivamente. armazena a informação presente nos barramentos S1e S2 em A e B, respectivamente. (3) s5 S6 seleciona a operação de soma na ALU. armazena o resultado produzido pela ALU em R. (4) s7 S8 coloca o conteúdo de R no barramento D. armazena a informação presente no barramento D em R3.

7 A Seção de Controle A ordem em que os sinais de controle são ativados é crítica Sinais de clock unidade de controle opera em sincronismo com o sinal de clock execução de uma instrução Þ quantidade diferentes de ciclos de clock

8 Representação de Instruções

9 Tipos de Instruções Processamento de dados Instruções Aritméticas e Lógicas Armazenamento de dados Instruções de Memória Movimentação de Dados Instruções de E/S Controle Instruções de Desvio Condicional ou Incondicional

10 Tipos de Dados Números Inteiro ou ponto fixo Ponto Flutuante Número Decimal (BCD) Caracteres ACSII (American Standard Code for Information Interchange) EBCDIC (Extended binary Coded Decimal Interchange Code) Dados Lógicos Endereços

11 Tipos de Operações Operações de transferência de dados Operações aritméticas Operações lógicas Operações de conversão Convert, Translate Operações de E/S Read, write Operações de Controle de Sistema Operações de transferência de Controle Jmp, jnz, execute, halt

12 Modos de Endereçamento Até agora, vimos considerando que o operando contém o endereço da MP onde está localizado o dado, mas esta não é a única forma. Existem outros modos de endereçamento de forma a ampliar a flexibilidade para o programador. O endereço da próxima instrução é apontado através do valor armazenado no PC. A ação a ser realizada pela instrução é determinada pelo mnemônico da instrução, armazenado no campo CÓDIGO DE OPERAÇÃO (ou abreviadamente opcode). O dado da instrução pode ser um valor numérico, um caractere ou mesmo um endereço (no caso das instruções de desvio). A localização do dado é em geral explicitamente indicada na própria instrução, sendo representada no campo (ou campos) OPERANDO (ou abreviadamente Oper).

13 Modos de Endereçamento MODO IMEDIATO O valor do campo operando é o próprio dado.

14 Modos de Endereçamento MODO DIRETO O valor do campo operando indica o endereço do dado na MP.

15 Modos de Endereçamento ENDEREÇAMENTO POR REGISTRADOR Existem outros modos de endereçamento, que usam registradores para indicar a posição onde estão os dados. Os modos de endereçamento direto e indireto por registrador funcionam de forma semelhante aos modos de endereçamento direto e indireto vistos anteriormente (em que o operando aponta para uma posição de memória), Porém o operando aponta para um registrador (onde está o dado - endereçamento direto - ou então faz referência à memória - endereçamento indireto).

16 Modos de Endereçamento MODO INDEXADO O endereço de cada elemento é obtido através da soma do campo Operando com o conteúdo de um registrador (Registrador de Índice). O endereço de cada elemento (por exemplo, de um vetor) é a soma (antes da colocação do endereço no REM) do valor do campo operando com o conteúdo de um registrador (escolhido como registrador índice).

17 Modos de Endereçamento MODO BASE + DESLOCAMENTO Utiliza um registrador chamado Registrador de Base, que contém o endereço base na MP e um operando, que contém o deslocamento do dado em relação à base.

18 Diferenças Modo lndexado Acesso a diferentes dados pela alteração do endereço através do registrador-índice, com um único valor no operando. É utilizado para manipulação de estruturas de dados. Modo Base + Deslocamento Um único valor no registrador-base e valores diferentes no campo deslocamento da instrução. É utilizado para relocação de programas.