Код. Тайный язык информатики

Более того, текущая конструкция нашего сумматора не допускает повторного использования результатов в последующих операциях. Допустим, нужно сложить три 8-битных числа, а затем вычесть из этой суммы другое 8-битное число и сохранить результат. Для этого потребуются команда «Загрузить», две команды «Сложить», команды «Вычесть» и «Сохранить». А если нужно вычесть из этой исходной суммы другие числа, в то время как сумма эта недоступна, поскольку каждый раз нам пришлось бы ее пересчитывать? Проблема в том, что созданный нами сумматор обращается к ячейкам массивов «Код» и «Данные» одновременно и последовательно, начиная с адреса 0000h. Каждая команда в массиве «Код» соответствует ячейке массива «Данные» по тому же адресу. Когда в результате выполнения команды «Сохранить» в массиве «Данные» сохраняется некоторое значение, в дальнейшем оно уже не может быть загружено в аккумулятор.

Чтобы решить эту проблему, я намерен внести в сумматор фундаментальное и радикальное изменение, которое поначалу может показаться безумно сложным. Однако со временем (надеюсь) вы оцените ту гибкость, которую оно обеспечивает.

Итак, в настоящее время у нас есть семь кодов команд.

Операция

Код

Загрузить

10h

Сохранить

11h

Сложить

20h

Вычесть

21h

Сложить с переносом

22h

Вычесть с заимствованием

23h

Остановить

FFh

Каждый из этих кодов занимает в памяти один байт. Теперь нужно, чтобы эти коды, за исключением кода команды «Остановить», занимали по три байта. Первый байт будет занят самим кодом, а в следующих двух будет храниться 16-битный адрес ячейки памяти. Для команды «Загрузить» этот адрес указывает местоположение в массиве «Данные», где содержится байт для загрузки в аккумулятор. Для команд «Сложить», «Вычесть», «Сложить с переносом» и «Вычесть с заимствованием» этот адрес указывает местоположение байта, который должен быть прибавлен или вычтен из значения, содержащегося в аккумуляторе. Для команды «Сохранить» этот адрес указывает местоположение, где нужно сохранить содержимое аккумулятора. Например, простейшая задача для текущей версии сумматора — сложение двух чисел. Для этого в массивы «Код» и «Данные» необходимо внести следующие значения.

В пересмотренной версии сумматора для хранения каждой команды, кроме «Остановить», требуется три байта.

За каждым из кодов команд, кроме «Остановить», следуют два байта, указывающие 16-битный адрес в массиве «Данные». В данном примере этими тремя адресами являются 0000h, 0001h и 0002h, однако они могут быть какими угодно.

Ранее я продемонстрировал процесс сложения двух 16-битных чисел, в частности 76ABh и 232Ch, с использованием команд «Сложить» и «Сложить с переносом». Однако нам пришлось сохранить два младших байта этих чисел в ячейках 0000h и 0001h и два старших байта — в ячейках 0003h и 0004h. Результат сложения был сохранен в ячейках 0002h и 0005h.

Благодаря этому изменению мы можем хранить слагаемые и результат более разумным способом, возможно, в той области памяти, которую еще никогда не использовали.

Эти шесть ячеек не обязательно должны располагаться последовательно. Они могут быть разбросаны по всему массиву «Данные». Для сложения чисел, находящихся в этих ячейках памяти, в массиве «Код» необходимо сохранить следующие значения.

Обратите внимание: сначала складываются два младших байта, хранящихся в ячейках 4001h и 4003h, а результат сохраняется в ячейке 4005h. Два старших байта (содержащихся в ячейках 4000h и 4002h) складываются с использованием команды «Сложить с переносом», а результат сохраняется в ячейке 4004h. Если удалим команду «Остановить» и добавим новые команды в массив «Код», то при выполнении последующих расчетов сможем использовать исходные слагаемые и их сумму путем простого обращения к соответствующим адресам.

Ключевым моментом при реализации этой идеи является подключение выхода массива «Код» DO к трем 8-битным защелкам. В каждой из этих защелок хранится один из байтов 3-байтной команды. Первая защелка содержит код команды, вторая — старший байт адреса, третья — младший байт адреса. Выход второй и третьей защелок становится 16-битным адресом ячейки в массиве «Данные».

Процесс извлечения команды из памяти называется выборкой команды. Каждая команда в нашем сумматоре занимает три байта, и она извлекается из памяти по одному байту за раз; для извлечения команды требуются три цикла синхросигнала, для всего командного цикла — четыре. Эти изменения, безусловно, усложняют систему управляющих сигналов.

Когда сумматор производит серию действий в соответствии с кодом, это называется выполнением команды. Однако это не значит, что машина живая. Она не анализирует машинный код и не решает, что ей делать. Каждый машинный код просто особым образом запускает различные управляющие сигналы, заставляя машину выполнять различные действия.