viernes, 4 de febrero de 2011

Tipos de Instrucciones

Transferencia de datos:

Copian datos de un origen a un destino, sin modificar el origen y normalmente sin afectar a los flags o indicadores de condición. Pueden transferir palabras, fracciones de palabras (bytes, media palabra) o bloques completos de n bytes o palabras.

Estas operaciones pueden ser:

-> registro - registro

-> registro - memoria

-> memoria - registro

-> memoria – memoria

Nemotécnicos más frecuentes:

Ø move: copia el contenido de un registro(o memoria) a otro.

Ø store: copia el contenido de un registro a memoria.

Ø load: copia el contenido de una posición de memoria a un registro.

Ø move block: copia un bloque de datos de una posición de memoria a otra.

Ø move multiple: copia del origen en varias posiciones de memoria.

Ø exchange: intercambia el contenido de dos operandos.

Ø clear: pone a 0 el destinto. (todos los bits)

Ø set: pone a 1 el destino. (todos los bits)

Ø push: introduce un dato en la cabecera de la pila. (indicada por el SP)

Ø pop: saca un dato de la cabecera de la pila. (indicada por el SP)

Ø Instrucciones aritméticas: Son efectuadas por la ALU y suelen cambiar los flags o indicadores de condición.

Nemotécnicos más frecuentes:

ü add: Suma.

ü add with carry: Suma con acarreo.

ü subtrack: Resta.

ü subtrack with borrow: Resta teniendo en cuenta el adeudo anterior.

ü increment: incrementa en 1 un valor.

ü decrement: decrementa en 1 un valor.

ü multiply: multiplica.

ü divide: divide.

ü extend: aumenta el operando de tamaño.

ü negate: cambia de signo.

ü absolute: valor absoluto.

ü

Instrucciones de comparación:

Suelen preceder a una instrucción de bifurcación condicional y modifican los flags. No hay que pensar que las instrucciones de salto condicional dependen de este repertorio, ya que lo único que hace el salto condicional es consultar los flags y salta si precede, pero no depende de ninguna instrucción de comparación. (de hecho cualquier operación aritmética realizada anteriormente a un salto condicional puede provocar que este "salte").

Nemotécnicos más frecuentes:

§ compare: Resta los dos operandos pero no almacena el resultado, solo modifica los flags.

§ test: compara un cierto valor especificado con el 0.

§ Instrucciones lógicas: Realizan operaciones booleanas "bit a bit" entre dos operandos. Como las aritméticas también modifican los flags.

Nemotécnicos más frecuentes:

§ and: el "y" lógico.

§ or: el "o inclusivo" lógico.

§ xor: el "o exclusivo" lógico.

§ not: la negación lógica. (complemento a 1, no confundir con el cambio de signo "negate" que es el complemento a 2)

Instrucciones de Desplazamiento:

Pueden ser aritmético o lógico y pueden incluir o no rotaciones. Pueden ser de izquierda a derecha.

Nemotécnicos más frecuentes:

v shift: desplazamiento aritmético o lógico.

v rotate: rotación con o sin acarreo.

v Instrucciones de bits: Comprueban un bit del operando y su valor lo reflejan en el indicador de cero. Pueden poner un bit a 0 o complementarlo.

Nemotécnicos más frecuentes:

v bit test: comprueba un bit.

v bit clear: comprueba un bit y lo pone a 0.

v bit set: comprueba un bit y lo pone a 1.

v Instrucciones de control: Permiten modificar la secuencia normal de ejecución de un programa, puede hacerse por salto condicional relativo o absoluto.

Se clasifican en cuatro grupos:

-> salto incondicional

-> salto condicional

-> Llamada a subrutinas

-> Gestión de las interrupciones

  • saltos: Pueden ser condicionales o incondicionales, se suelen especificar como jump o brantch, y en el caso de los condicionales se suele llamar jcond o bcond donde cond es una o más letras que indican la condición que ha de cumplirse para que el salto se produzca.

-> Incondicional: salta sin comprobar ninguna condición.

Nemotécnicos más frecuentes: jump o brantch

-> Condicional: salta si la condición se cumple.

Nemotécnicos más frecuentes: jcond o bcond

  • Llamadas a subrutinas: Invoca la ejecución de funciones anteriormente definidas.

Nemotécnicos más frecuentes: call (llamada) y ret (retorno)

  • Gestión de interrupciones: Se usan para llamar a las rutinas de servicio de interrupción y esto se puede hacer por hardware o bien por software. Necesita una instrucción similar a return para retornar al contexto anterior pero restableciendo el estado de la máquina, para no afectar a la aplicación a la cual se interrumpió (iret).
  • Instrucciones de E/S: Son instrucciones de transferencia salvo que el origen/destino de dicho flujo es un puerto de un dispositivo de E/S. Estas instrucciones pueden darse mediante dos alternativas:

->E/S "mapeada" en memoria: Los periféricos tienen direcciones asignadas de la MP por lo que no se necesitan instrucciones especiales y las operaciones se realizan con las ya vistas, como son: load, store y move.

->E/S independiente: Necesitan unas instrucciones especiales para indicarle al procesador que nos estamos refiriendo al mapa de direcciones de E/S, ya que este mapa y el mapa de memoria son disjuntos.

Nemotécnicos más frecuentes:

  • input o read: Premite leer información de un puerto y trasladarla a memoria principal.
  • output o write: Permite escribir información en un puerto de un dispositivo.
  • test i/o: Lee información de control de un periférico.
  • control i/o: Envía información de control hacia un periférico.

Instrucciones de control y misceláneas:

Nemoténicos más frecuentes:

o halt: Detiene la ejecución del programa hasta que una interrupción arranca otro programa.

o wait: Sirve para deterner la ejecución de un programa hasta que sucede un determinado evento que no es una interrupción (otra condición externa al primer programa).

o nop: No realiza ninguna operación, sirve para rellenar huecos en un programa o temporizar esperas.

o enable: Habilita las interrupciones.

o disable: Deshabilita las interrupciones.

o test and set: Se utiliza para la implementación de la exclusión mutua, esto es, que un procesador no pueda acceder a un determinado recurso que está siendo usado por otro procesador en ese mismo momento.

Se usan como semáforos, esto es, se declara una variable entera que tendrá el valor 0 si el recurso esta libre y 1 si está siendo utilizado, de manera que si un procesador comprueba y el semáforo está en 1 tendrá que esperar hasta que este cambie a 0. (1 = s.rojo y 0 = s.verde

Características de Las Instrucciones

Las características que se pretende que tenga un conjunto de instrucciones son cuatro, principalmente:

  • Completo: Que se pueda realizar en un tiempo finito cualquier tarea ejecutable con un ordenador (computable o decidible).
  • Eficiente: Que permita alta velocidad de cálculo sin exigir una elevada complejidad en su UC y ALU y sin consumir excesivos recursos (memoria), es decir, debe cumplir su tarea en un tiempo razonable minimizando el uso de los recursos.
  • Autocontenidas: Esto es, que contengan en sí mismas toda la información necesaria para ejecutarse.
  • Independientes: Que no dependan de la ejecución de alguna otra instrucción.

Se puede comprobar que para que un conjunto de instrucciones sea completo solo se necesitan cuatro instrucciones:

-> escritura

-> mover a la izquierda una posición y leer

-> mover a la derecha una posición y leer

-> parar

En esta idea se basan las arquitecturas RISC, no obstante, con este conjunto no se puede conseguir la eficiencia del repertorio de instrucciones por lo que en la práctica el conjunto suele ser más amplio en aras de conseguir un mejor rendimiento, tanto en uso de recursos como en consumo de tiempo.