1.4. Структура и типы команд микропроцессора.

Команда МП - это такое двоичное слово, которое будучи считанное микропроцессором (преимущественно из памяти), заставляет его выполнить определенные действия. Другие, отличные от команд двоичные слова подобных действий в МП не вызывают.

Длина команды как двоичного слова совпадает с длиной слова данных. Например, длина слова команды 8-разрядного МП равна 8 бит, 16-разрядного - 16 бит и 32-разрядного - 32 бит. Однако длина команды целиком не обязательно должна ограничиваться одним словом. Есть команды МП, имеющие длину в два или три слова. Таким образом, для 8-разрядного МП команда может иметь длину в 8, 16 или 24 бит. Аналогичные команды для 16-разрядного МП могут иметь длину в 16, 32 или 48 бит. Хотя данное утверждение нельзя принимать однозначно. Существуют команды для 16- и 32-разрядных МП длиной в 8 бит. Особенно это характерно для МП, являющихся дальнейшим развитием предшествующих моделей, в которых обеспечивается программная совместимость с моделями более раннего выпуска.

Выполнение команды начинается со считывания ее из памяти в регистр команд в течении цикла выборки. Далее команда декодируется дешифратором команд, после чего устройство управления под действием тактовых импульсов вырабатывает последовательности векторов управляющих сигналов, определяющих действия МП для успешного выполнения команды. Этими действиями могут быть: считывание операндов, загрузка регистров данными, загрузка счетчика команд новым адресом и т.д. Отсюда следует, что команда должна содержать информацию двух видов. Во-первых, команда должна сообщить МП, что необходимо сделать (выполнить сложение, сдвиг, пересылку и т.п.). Во вторых, указать адрес, т.е. местонахождение обрабатываемых данных.

Таким образом, команда представляет собой двоичный код, который содержит информацию о виде операции, выполняемой на текущем этапе обработки, который называется кодом операции и о расположении операндов – данных, над которыми выполняются операции. Расположение операндов дается их адресами. Если команда имеет длину более одного слова, то первым словом - может быть код операции, а остальными (вторым или вторым и третьим) - адрес операнда или данных. Команда, состоящая из одного слова, содержит только код операции. Однако неверно было бы думать, что такая команда является безадресной. В таких командах адресом могут служить, например, регистры или регистровые пары, двоичные коды которых входят в код операции или, иначе говоря, в код всей команды.

Так, если разрядность ячейки памяти равна разрядности шины данных МП, то для многих типов МП с простыми способами адресации (о способах адресации информации будет изложено дальше) команды с длиной более одного слова располагаются в соседних ячейках памяти, причем наименьший адрес (А) имеет первое слово. Второе слово располагается в ячейке памяти с адресом на 1 большим (A+1), третье слово - в ячейке памяти с адресом еще на 1 большим (А+2):

Адрес А	Адрес А+1(2 или 4)	Адрес А+2 (4 или 8)
1е слово код операции	2е слово адрес (данные)	3е слово адрес (данные)

Если ячейка памяти имеет разрядность 8 бит, то под каждый байт команды отводится свой адрес. В этом случае первое слово будет иметь адрес (А), второе слово - адрес (А+2) или (А+4) в зависимости от разрядности МП, а третье слово - адрес (А+4) или (А+8) соответственно разрядности МП. В командах с длиной более одного слова адрес первого слова команды считается адресом всей команды.

Существуют МП, для которых память разделяется на сегменты, каждый из которых служит для хранения информации определенного типа. Каждый сегмент имеет в этом случае свой начальный адрес, хранящийся в специальных сегментных регистрах. Например, можно выделить два отдельных сегмента памяти, называемых сегментом кода и сегментом данных. Первый хранит коды команд, а второй - адресуемые данные. Такой подход характерен для сложных видов адресации, когда физический адрес формируется путем вычислений над содержимым сегментных регистров и адресными смещениями, являющимися логическими адресами и задаваемыми непосредственно в команде или содержащимися в адресных регистрах.

Для некоторых МП в коде команды может также содержаться дополнительная информация о способе адресации, направлении передачи данных, источнике или приемнике информации, характере обрабатываемой информации и пр. В этом случае под эту дополнительную информацию отводится m-разрядов, располагаемых обычно в первом слове команды.

По функциональному назначению команды МП можно разделить на следующие группы:

1. команды пересылки кодов между ОЗУ и регистрами МП;

2. команды для выполнения арифметических действий;

3. команды для выполнения логических действий;

4. команды передачи управления и вызова подпрограмм;

5. команды для сдвига данных в регистрах, инкремента-декремента данных в регистрах;

6. команды ввода-вывода;

7. специальные системные команды.

Подробно указанные группы команд будут рассмотрены далее на примере системы команд однокристального МП.