Адресация

Разработка кодов операций является важной частью архитектуры команд. Однако значительное число битов программы используется для того, чтобы определить, откуда нужно брать операнды, а не для того, чтобы узнать, какие операции нужно выполнить.

Два специальных метода предназначены для уменьшения размера спецификации. Во-первых, если операнд должен использоваться несколько раз, его можно переместить в регистр. В использовании регистра для переменной есть двойная польза: скорость доступа увеличивается, а для определения операнда требуется меньшее количество битов. Второй метод подразумевает определение одного или нескольких операндов неявным образом. Для этого существует несколько технологий. Один из способов — использовать одну спецификацию для входного и выходного операндов.

Непосредственная адресация

Самый простой способ определения операнда — содержать в адресной части сам операнд, а не адрес операнда или какую-либо другую информацию, описывающую, где находится операнд. Такой операнд называется непосредственным операндом,поскольку он автоматически вызывается из памяти одновременно с командой; следовательно, он сразу непосредственно становится доступным.

Прямая адресация

Следующий способ определения операнда — просто дать его полный адрес. Такой способ называется прямой адресацией.Как и непосредственная адресация, прямая адресация имеет некоторые ограничения: команда всегда будет иметь доступ только к одному и тому же адресу памяти. То есть значение может меняться, а адрес — нет. Таким образом, прямая адресация может использоваться только для доступа к глобальным переменным, адреса которых известны во время компиляции.

Регистровая адресация

Регистровая адресация по сути сходна с прямой адресацией, только в данном случае вместо ячейки памяти определяется регистр. Поскольку регистры очень важны (из-за быстрого доступа и коротких адресов), этот способ адресации является самым распространенным на большинстве компьютеров. Многие компиляторы доходят до огромных размеров, чтобы определить, к каким переменным доступ будет осуществляться чаще всего (например, индекс цикла), и помещают эти переменные в регистры.

Косвенная регистровая адресация

При таком способе адресации определяемый операнд берется из памяти или отправляется в память, но адрес не зафиксирован жестко в команде, как при прямой адресации. Вместо этого адрес содержится в регистре. Если адрес используется таким образом, он называется указателем.Преимущество косвенной адресации состоит в том, что можно обращаться к памяти, не имея в команде полного адреса.

Индексная адресация

Часто нужно уметь обращаться к словам памяти по известному смещению. Подобные примеры мы видели в машине IJVM, где локальные переменные определяются по смещению от регистра LV. Обращение к памяти по регистру и константе смещения называется индексной адресацией.

Способы адресации процессора Pentium II

Способы адресации процессора Pentium II чрезвычайно нерегулярны и зависят от того, в каком формате находится конкретная команда — 16-битном или 32-битном. Мы не будем рассматривать 16-битные команды. Вполне достаточно 32-битных. Поддерживаемые способы адресации включают непосредственную, прямую, регистровую, косвенную регистровую индексную и специальную адресацию для обращения к элементам массива. Проблема заключается в том, что не все способы применимы ко всем командам и не все регистры могут использоваться при всех способах адресации. Это сильно усложняет работу составителя компилятора.

Способы адресации процессора UltraSPARC II

В архитектуре команд процессора UltraSPARC все команды используют непосредственную или регистровую адресацию, за исключением тех команд, которые обращаются к памяти. При регистровом способе адресации 5 битов просто сообщают, какой регистр нужно использовать. При непосредственной адресации данные обеспечивает 13-битная константа со знаком. Для арифметических, логических и подобных команд никакие другие способы адресации не используются.

Способы адресации машины JVM

У машины JVM нет общих способов адресации в том смысле, что каждая команда содержит несколько битов, которые сообщают, как нужно вычислить адрес (как в Pentium II, например). Вместо этого здесь с каждой командой связан один особый способ адресации. Поскольку в JVM нет видимых регистров, регистровая и косвенная регистровая адресация здесь невозможна.