Система команд процессора

Поскольку главным модулем любого вычислительного устройства является процессор, то система команд последнего является базовой для всего компьютера в целом. Программное обеспечение, загружаемое в оперативную память, представляет собой комплекс программ, состоящих в свою очередь из огромного количества команд, а они — из наборов микроопераций. Так, программный комплекс — текстовой редактор — следуя командам, которые поступают от пользователя, «умеет» форматировать текст и проверять его синтаксис, а программный комплекс — математический процессор — упрощать выражения и брать производные. Но, в конечном счете, все эти и сотни других действий сводятся к длинной последовательности тех или иных машинных команд.

Несмотря на большое число разновидностей компьютеров, на самом низком («машинном») уровне они имеют много общего. Система команд любого процессора обязательно содержит следующие типичные группы команд обработки информации.

· Команды переписи данных, копирующие информацию из одного места памяти в другое.

· Арифметические операции, которым фактически обязана своим рождением вычислительная техника. Конечно, доля вычислительных действий в современном компьютере уменьшилась, но они по-прежнему играют в программах важную роль.

· Логические операции, позволяющие компьютеру производить анализ получаемой информации. Условный переход, поставленный после такой команды, позволяет процессору выбрать дальнейший ход выполнения программы. Примерами могут служить сравнение, а также логические операции И, ИЛИ, НЕ (инверсия). К ним часто добавляются анализ отдельных битов кода, их сброс или установка.

· Сдвиги двоичного кода влево и вправо.

· Команды ввода и вывода информации для обмена с внешними устройствами. Часто внешние устройства являются специальными служебными адресами памяти, тогда ввод и вывод осуществляется с помощью обычных команд перезаписи.

· Команды управления, реализующие нелинейные алгоритмы. Сюда, прежде всего, следует отнести условный и безусловный переход, а также команды обращения к подпрограмме (переход с возвратом). Некоторые компьютеры имеют специальные команды для организации циклов, но это не обязательно: любой цикл может быть сведен к той или иной комбинации условного и безусловного переходов. К этой же группе команд относят операции по управлению процессором и его состоянием.

Обратим внимание на тот факт, что в систему команд компьютера входят наиболее универсальные микрооперации. Именно поэтому на их базе удается реализовать практически любую программу.

Для того, чтобы получить некоторое представление о том, как компьютер выполняет программу по обработке информации, в нашем практикуме рассматривается некоторая упрощенная его модель.