П.4. Учебная машина с модификацией адресов УМ-М

П.4. Учебная машина с модификацией адресов УМ-М.

В программировании большое количество задач связано с обработкой массивов. Поэтому желательно сделать работу с массивами удобной. Решается эта проблема с помощью механизма модификации адресов. Суть этого механизма состоит в следующем. В команде кроме адреса операнда указывается регистр-модификатор. При выполнении команды процессор вычисляет сначала исполнительный адрес как сумму адреса, указанного в команде, и содержимого регистра-модификатора. Затем из ячейки с полученным адресом берется операнд. Изменив содержимое модификатора, мы заставляем процессор использовать другой адрес операнда. Подчеркнем, что действие по вычислению исполнительного адреса выполняется аппаратно, это дает преимущество в скорости по сравнению с самомодифицирующимся кодом (пример 4 из предыдущего пункта). Кроме того, текст программы остается всегда одним и тем же, так как изменение адреса получается за счет изменения содержимого регистра-модификатора. Это повышает надежность программ.

Машина УМ-М отличается от УМ-Р в следующем.

1) Объем ОП 16⁴ ячеек.

2) Формат команд регистр-память

КОП R1 M2 А2

3) При выполнении команд регистр-память процессор вычисляет исполнительный адрес по правилу

Второй операнд берется из ячейки с адресом А_исп.

Программа:

0100	00 0 0 002A	R0 := 0	загрузка
0102	00 1 0 002C	R1 := 1	константных
0104	00 2 0 0030	R2 := 2	регистров
0106	00 3 0 002E	R3 := 21
0108	20 6 0	R6 := 0
0109	20 5 0	S := 0
010A	20 4 1	i := 1
010B	01 5 6 0000	S := S + x [R6]
010D	21 6 2	R6 := R6 + 2
010E	21 4 1	i := i + 1
010F	25 4 3	i = 21?
0110	82 0 0 010B	i  21, go to 0010B
0112	10 5 0 0028	сохранили S
0114	99 0 0	стоп

В этой программе модификация адресов происходит только в одной команде 010B. Отметим, что во время работы программы модификатор R₆ принимает значения 0, 2,4,...Значение R₆ увеличивается на 2 на каждом шаге цикла, так как элементы массива занимают по две ячейки.

Можно использовать модификатор R₆ для управления циклом. Тогда не потребуются команды, работающие с переменной i .

Пример 2. Вычислить сумму элементов массива x₁, ..., x₂₀..

S = x₁ + x₂ +...+ x₂₀

Распределение памяти:	Регистры:
0000 0
0002 x1
0004 x2	R2 2
* * *	R3 38
0026 x20	R5 S
0028 S	R6 модификатор
002А 2616 (=3810)
002С 2

Программа:

0100	00 2 0 002E	R2 := 2
0102	00 3 0 002C	R3 := 38
0104	20 6 3	R6 := 38 адрес последнего элемента
0105	00 5 0 002A	S := 0
0107	01 5 6 0000	S := S + x [R6]
0109	22 6 2	R6 := R6 - 2
010A	82 0 0 0107	R6  0, go to 00107
010C	10 5 0 0028	сохранили S
010E	99 0 0	стоп

В этой программе элементы массива просматриваются, начиная с последнего. Поэтому начальное значение R₆ — адрес последнего элемента. Для получения адреса предыдущего элемента из R₆ вычитается 2 на каждом шаге цикла. После завершения выполнения программы значение R₆ вышло за рамки массива и указывает на 0000.

При выполнении перехода по "не равно" процессор проверяет значение флага ZF (материал п1 §4). Команда 0109: 22 6 2 (R₆ := R₆ - 2) устанавливает такое же значение флага ZF, что и последовательность команд

22 6 2 (R₆ := R₆ - 2)

25 6 0 (R₆ := 0).

В самом деле, числа (R₆ - 2) и ((R₆ - 2) - 0) могут равняться нулю только одновременно.