Trabajos en sistemas

Formato de instrucciones

Material Elaborado por el Profesor Ricardo González A partir de Materiales de las Profesoras Angela Di Serio María Blanca Ibañez

Elementos de una instrucción de máquina
add rd rs rt Función: rd ← rs+rt
add $8, $2, $3 => 00434020 000000 00010 00011 01000 00000 100000

Cada instrucción debe contener la información que necesita el CPU para su ejecución. Código deoperación. Especifica la operación a realizar (suma,resta, E/S, etc.), la operación se indica mediante un código binario. Referencia a operandos fuente: La operación puede involucrar a uno o más operandos fuentes, es decir, operandos que son entradas para la instrucción. Referencia al operando resultado. La operación puede producir un resultado. Referencia a la siguiente instrucción. Le indica alCPU de donde va a captar la siguiente instrucción tras completarse la ejecución de la instrucción actual. La siguiente instrucción a captar esta en memoria principal. En la mayoría de los casos, la siguiente instrucción sigue inmediatamente a la instrucción en ejecución. En tales casos no hay referencia explícita a la siguiente instrucción. Cuando sea necesaria una referencia explícita, se debesuministrar la dirección de memoria.

Como se analiza una instrucción en el CPU
add rd rs rt Función: rd ← rs+rt
add $8, $2, $3 => 00434020 000000 00010 00011 01000 00000 100000 0 | 0 | 4 | 3 | 4 | 0 | 2 | 0

PC
1500

CPU
Memoria

Registro de Instrucción 0000 0000 0100 0011 0100 0000 0010 0000

Fetch

add
Unidad de Control
+

1497 1498 1499 1500 1501 1502 1503 1504 1505

0 10002000800 00434020 00341100
001246895 13978184

Formato de instrucciones
El formato de la instrucciones es un conjunto de especificaciones que indican como debe ser interpretado el patrón de bits de una instrucción de máquina para logra su ejecución dentro del computador. El formato de la instrucción nos indica cual es el código de operación y cuales los operandos que la instrucciónespecifica, tanto explícita como implícitamente.

Criterios para el diseño de los formatos de las instrucciones
En algunas máquinas todas las instrucciones tienen la misma longitud; en otras hay instrucciones con distintas longitudes. La longitud de las instrucciones puede ser menor, igual o mayor que el tamaño de la palabra. Exigir que todas las instrucciones posean la misma longitud hace mássencillo su decodificación pero puede desperdiciarse espacio. En el momento que se diseña una nueva computadora se deben escoger los formatos de las instrucciones y para ello se deben tomar en cuenta varios factores.

Criterios para el diseño de los formatos de las instrucciones
Por un lado, si la nueva computadora llega a tener un exito comercial,el conjunto de instrucciones podría sobrevivir 20años o más. En este caso, la capacidad para añadir nuevas instrucciones y aprovechar otras oportunidades que surjan durante el tiempo de vida del diseño de ese computador tiene gran importancia. Además, la eficiencia de un conjunto de instrucciones depende en gran medida de la tecnología con la que se va a implementar. Con el pasar del tiempo, esta tecnología puede cambiar enormemente y hacer queciertas decisiones que se tomaron al momento del diseño, no parezcan luego que fueron las mejores.

Criterios para el diseño de los formatos de las instrucciones
Un criterio de diseño importante es el relativo al tamaño de las instrucciones. Un programa conformado por n instrucciones de 16 bits ocupa menos espacio de memoria que n instrucciones de 32 bits. Si se minimiza mucho el tamaño de lasinstrucciones puede hacer que el proceso de decodificación y sobreposición de instrucciones sea más complicado.

Criterios para el diseño de los formatos de las instrucciones
Un motivo para disminuir el tamaño de las instrucciones es el ancho de banda de la memoria, es decir, el número de bits que la memoria puede suplir por segundo. La velocidad de los procesadores ha aumentado más...