2.9 ИНДЕКСНЫЙ РЕЖИМ

Одним из наиболее мощных средств адресации в СМ1700 является использование регистров общего назначения для определения индекса элемента в массива данных. Вот формат спецификатора команды:

15 11 7 3 0

КБРА НБР КИР НИР

где КБРА - код базового режима адресации,

НБР - номер базового регистра,

КИР - код индексного режима (0100),

НИР - номер индексного регистра.

Как видно разряды 15 - 8 содержат второй спецификатор операнда, который называется базовым. Он может определять любой режим адресации, кроме регистрового, короткого литерала и индексного. Если базовый спецификатор требует расширения, то это расширение следует непосредственно за спецификатором. Спецификатор обычно определяет адрес начала массива, а в индексном регистре Rx содержится номер элемента массива. При определении эффективного адреса операнда сначала вычисляется базовый адрес массива или таблицы. Затем содержимое индексного регистра умножается на 1, 2, 4 или 8, в зависимости от размера операнда и прибавляется к базовому адресу. Используя этот режим адресации совместно с уже описанными можно получить следующие режимы адресации :

1. Косвенно-регистровый индексный, (Rn)[Rx].

2. С автоувеличением индексный, (Rn)+[Rx].

3. Косвенный с автоувеличкнием индексный, @(Rn)+[Rx].

4. С автоуменьшением индексный, -(Rn)[Rx].

5. Смещения индексный, N^X(Rn)[Rx], где N может принимать значения B, W, L.

6. Косвенный смещения индексный, @N^X(Rn)[Rx]

При работе со структурами данных индексный режим гораздо удобнее, чем просто режим смещения. Во-первых, здесь имеется мощный режим задания начального адреса массива с помощью одного из основных режимов адресации, что позволяет легко модифицировать этот адрес. Во вторых, программист в индексном регистре [Rx] указывает только номер элемента, а необходимое смещение вычисляется автоматически из контекста операнда. Так, инструкция CLRB B^2(R4), реализующая режим смещения ( пункт 2.6 ) может выглядеть как CLRB (R0)[R4] и если в R0 находится адрес массива, а в R4 смещение, то она аналогично первой инструкции очистит 3ий элемент массива.

До операции CLRB (R0)[R4]

R0 = 00001000

R4 = 00000002

(00001000) = 00 (R0)

(00001001) = 01

(00001002) = 02 (R0)+[R4]*1

После .

R0 = 00001000

R4 = 00000002

(00001000) = 00 (R0)

(00001001) = 01

(00001002) = 00 <—— 0

Пример доказывает абсолютную идентичность этих инструкций.

2.10 РЕЖИМЫ АДРЕСАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЧЕТЧИКА ИНСТРУКЦИЙ.

Одним из неудобств описанных выше способов адресации является то, что во всех них требуется предварительная загрузка одного из регистров общего назначения. Только после того, как регистр загружен, содержимое его может быть использовано в качестве указателя начала массива, адреса элемента и т.д. При однократном обращении к произвольной ячейке такой способ является неудобным и неэффективным, так как требует по сути выполнения двух операций вместо одной - предварительной загрузки адреса в регистр и собственно обращение к памяти через этот регистр с помощью одного из режимов адресации. Однако эту операцию можно реализовать гораздо проще, если использовать счетчик инструкций. Регистр R15 является счетчиком инструкций, и одновременно регистром общего назначения, то есть доступен программисту для использования в качестве базового регистра и т.д. Это очень упрощает жизнь программисту, однако требует повышенной внимательности,так как использование этого регистра например при адресации с автоуменьшением приведет к непредсказуемому результату. Фактически со счетчиком инструкций используются только четыре режима адресации: с автоувеличением, косвенный с автоувеличением, смещения и косвенный смещения. Это дает с точки зрения программиста ( но не аппаратно ) четыре дополнительных режима адресации: непосредственный, абсолютный, относительный и косвенно-относительный.

Рассмотрим алгоритм выполнения режима с автоувеличением при использовании счетчика инструкций в качестве регистра общего назначения. По определению режима с автоувеличением операция производится над операндом, на который указывает выбранный регистр. Если мы используем счетчик инструкций, то он в этот момент будет указывать на ячейку непосредственно следующую за спецификатором операнда. Таким образом операнд оказывается непосредственно в потоке инструкций. После выборки операнда содержимое счетчика увеличится на размер операнда, определяемый кодом операции. Длина константы должна соответствовать типу инструкции, даже если ее фактический размер меньше, только тогда после автоувеличения содержимого счетчика инструкций он будет содержать правильный адрес следующей команды. Для примера рассмотрим инструкцию MOVB #10,(R2)

До операции MOVB #10,(R2)

00000305 : 90 КОП

00000306 : 8F <——— представление '(R15)+'

00000307 : 10 <——— константа

00000308 : 62 <——— представление '(R2)'

R2 = 00001000

R15 = 00000305

(00001000) = FF (R2)

После .

R2 = 00001000

R15 = 00000309

(00001000) = 10 (R2)

При компиляции инструкция MOVB #10,(R2) была заменена на MOVB (R15)+(R2), а константа была помещена в поток инструкций, и была успешно адресована и скопирована по адресу (00001000).

Если использовать косвенный режим с автоувеличением, то по определению режима содержимое счетчика инструкций является не адресом операнда, а адресом адреса операнда, а после выполнения инструкции значение счетчика увеличится на 4, так как мы передаем 32-разрядные адреса. Таким образом мы имеем возможность задать прямо в коде инструкции абсолютный адрес операнда. Если в предыдущем примере использовать этот пример, то по адресу (00001000) будет занесено не число 10, а значение ячейки 10. На ассемблере такая инструкция будет иметь мнемонику MOVB @#10,(R2):

До операции MOVB @#10,(R2)

00000305 : 90 КОП

00000306 : 9F <——— представление '@(R15)+'

00000307 : 10

00000308 : 00

00000309 : 00

0000030A : 00

0000030B : 62 <——— представление '(R2)'

R2 = 00001000

R15 = 00000305

(00000010) = 00

(00001000) = FF (R2)

После .

R2 = 00001000

R15 = 00000309

(00000010) = 00

(00001000) = 00 <——— 0

Есть определенный класс программ, которые называются позиционно-независимыми. Они могут быть загружены и запущены в любой области памяти без перетрансляции, перелинковки или модификации адресов операндов. При перемещении в памяти программы, использующей косвенно-регистровый режим адресации адрес адресуемой ячейки не изменяется. Если данные в памяти перемещаются вместе с программой, как это чаще всего бывает, то адресоваться будут совсем не те данные, которые должны бы. Что делать в таких случаях ? Рассмотрим как использовать счетчик инструкций в режиме со смещением. Содержимое регистра счетчика инструкций складывается со смещением, которое расположено непосредственно в потоке инструкций. Полученная сумма является адресом операнда. Очевидно, что в этом случае данные будут адресоваться правильно, так как если подобрать смещение равное разнице между адресом операнда и адресом текущей команды, то эта разность всегда будет постоянной. Этот режим адресации называется относительным и на ассемблере записывается просто как Addr, где Addr - адрес операнда. Рассмотрим выполнение инструкции MOVB 10,(R2)