2.2.2 Befehlssatz
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Auch bei den Befehlsformaten werden verschiedene Klassifizierungen unterschieden, <cite>Brinkschulte+et.al.+2010</cite> gibt diese Klassen ausführlich an. An dieser Stelle werden lediglich drei unterschiedliche Varianten betrachtet: | Auch bei den Befehlsformaten werden verschiedene Klassifizierungen unterschieden, <cite>Brinkschulte+et.al.+2010</cite> gibt diese Klassen ausführlich an. An dieser Stelle werden lediglich drei unterschiedliche Varianten betrachtet: | ||
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Betrachte die Befehle NOOP, LOAD, STORE, ADD, SUB, EQUAL, JUMP, HALT aus dem Video [http://youtu.be/cX5XLc9e_g4 Vom Quellcode zum Prozessor]. Welche dieser Befehle benötigen einen Operaden, welche benötigen keinen Operanden? | |||
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Version vom 3. September 2013, 13:15 Uhr
Definition: Befehlssatz
Unter dem Befehlssatz einer CPU versteht man die Menge der von einer CPU unterstützten Befehle.
Ein Beispiel für einen ganz einfachen Befehlssatz ist in dem bereits bekannten Video Vom Quellcode zum Prozessor zu sehen:
Die Auflistung der einzelnen Befehle erfolgt in dem vorangegangenen Bild jeweils in Maschinencode (3 Bit) als auch als Assemblerbefehl.
Innerhalb des Befehlssatzes lassen sich einzelne Befehlsarten unterscheiden. Zu den Befehlsarten zählen unter anderem:
- Datenbewegungsbefehle (z.B. LOAD, STORE)
- Arithmetisch-logische Befehle (z.B. ADD, SUB)
- Programmsteuerbefehle (z.B. JUMP, EQUAL)
- Systemsteuerbefehle (z.B. HALT)
Eine umfassendere Auflistung und Erläuterung der Befehlsarten ist bei zu finden.
Neben der Festlegung der Namen der einzelnen Befehle (bzw. deren binärer Codierung), ist die Festlegung des sogenannten Befehlsformats eine wichtige Entscheidung bei der Entwicklung einer CPU.
Das Befehlsformat definiert für jeden einzelnen Befehl, wie dieser codiert ist. Im Video Vom Quellcode zum Prozessor entspricht dies dem aus drei Teilen bestehende Format:
<Befehl><Num><Operand>
Dabei wird <Befehl> mit drei Bit codiert, <Num> mit einem Bit und <Operand> mit sechs Bit. Die im Video gezeigte Reserve dient lediglich dazu, die gesamte Befehlslänge auf ein Vielfaches eines Bytes (= acht Bit) zu ergänzen. Die Befehlslänge aus dem Beispiel im Video beträgt somit für alle Befehle 16 Bit.
Auch bei den Befehlsformaten werden verschiedene Klassifizierungen unterschieden, gibt diese Klassen ausführlich an. An dieser Stelle werden lediglich drei unterschiedliche Varianten betrachtet:
- Einadressformat
- Zweiadressformat
- Dreiadressformat
Das Einadressformat entspricht dem Format aus dem Video Vom Quellcode zum Prozessor. Hier wird für die einzelnen Befehle nur eine Adresse eines Operaden (deshalb Einadressformat) angegeben. Wird ein zweiter Operand benötigt, so wird vorausgesetzt, dass dieser sich im Register Akkumulator befindet. Das bei der Abarbeitung des Befehls berechnete Ergebnis wird per Definition wieder im Akkumulator gespeichert.
Aufgabe 1
Betrachte die Befehle NOOP, LOAD, STORE, ADD, SUB, EQUAL, JUMP, HALT aus dem Video Vom Quellcode zum Prozessor. Welche dieser Befehle benötigen einen Operaden, welche benötigen keinen Operanden?
Das Zweiadressformat
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