Реклама:

Практически все программы должны проверять свои данные и на основе полученных результатов изменять последовательность выполняемых команд. Рассмотрим функцию извлечения квадратного корня из числа х. Если это число отрицательно, функция должна сообщать об ошибке, если положительно - выполнять вычисления. То есть соответствующая программа должна проверять знак числа х, а затем совершать переход в зависимости от полученного результата.

Этот алгоритм можно реализовать с помощью специальных команд условного перехода, проверяющих разного рода условия и при их выполнении совершающих переходы к определенным адресам памяти. Иногда один из битов в команде указывает, нужно ли осуществлять переход в случае выполнения или в случае не выполнения условия. Часто целевой адрес является не абсолютным, а относительным (связанным с текущей командой).

Самое распространенное условие - проверка на равенство или на неравенство определенного бита нулю. Если команда проверяет знаковый бит числа и совершает переход к метке (LABEL), когда этот бит равен 1 (проверяемое число отрицательно), то выполняются те команды, которые начинаются с метки LABEL, а если этот бит равен 0 (проверяемое число положительно), то выполняются команды, следующие за командой условного перехода.

Во многих машинах имеются биты кодов условий; например, это может быть бит переполнения, который принимает значение 1 всякий раз, когда арифметическая операция выдает неправильный результат. По этому биту проверяется правильность выполнения предыдущей арифметической операции и в случае ошибки запускается программа обработки ошибок.

В некоторых процессорах есть специальный бит переноса, который принимает значение 1, если происходит перенос из самого левого бита (например, при сложении двух отрицательных чисел). Бит переноса нельзя путать с битом переполнения. Проверка бита переноса необходима для вычислений с повышенной точностью (то есть когда целое число представлено двумя или более словами).

Проверка на ноль очень важна при выполнении циклов и в некоторых других случаях. Если бы все команды условного перехода проверяли только 1 бит, то тогда для проверки определенного слова на равенство 0 нужно было бы поочередно проверять каждый бит, чтобы убедиться, что ни один из них не равен 1. Чтобы избежать подобной ситуации, многие машины поддерживают команду, которая проверяет слово целиком и выполняет переход, если оно равно 0. Конечно же, в этом решении все равно проверяется каждый бит, просто ответственность за проверку перекладывается на микроархитектуру. На практике в число устройств обычно включается регистр, все биты которого соединяются операцией ИЛИ, чтобы получить в результате бит, показывающий, имеются ли в регистре единичные биты. Бит Z на рис. 4.1 обычно вычисляется следующим образом: сначала все выходные биты АЛУ соединяются операцией ИЛИ, а затем полученный результат инвертируется.

Операция сравнения слов или символов очень важна, например, при сортировке. Чтобы выполнить сравнение, требуется три адреса: два нужны для данных, а по третьему адресу будет совершаться переход в случае выполнения условия. В тех компьютерах, где форматы команд позволяют иметь три адреса в команде, проблем не возникает. Но если такие форматы не предусмотрены, нужно что-то делать, чтобы обойти проблему.

Одно из возможных решений - ввести команду, которая выполняет сравнение и записывает результат в виде одного или нескольких битов условий. Следующая команда может проверять биты условия и совершать переход, если два сравниваемых значения были равны, или если они были неравны, или если первое из них было больше второго и т. д. Такой подход применяется в Pentium 4 и UltraSPARC III.

В операции сравнения двух чисел есть некоторые тонкости. Сравнение - это не такая простая операция, как вычитание. Если очень большое положительное число сравнивается с очень большим отрицательным числом, операция вычитания приведет к переполнению, поскольку результат вычитания будет невозможно представить. Тем не менее команда сравнения и в этом случае должна определить, удовлетворяется ли условие, и возвратить правильный ответ. При сравнении переполнения возникать не должно.

Кроме того, при сравнении чисел нужно решить, считать ли числа числами со знаком или числами без знака. 3-разрядные бинарные числа можно упорядочить двумя способами. От самого маленького к самому большому:

♦ Без знака: ООО, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.

♦ Со знаком: 100, 101, 110, 111, 000, 001, 010, 011.

В первой строке по возрастанию перечислены положительные числа от 0 до 7, во второй - целые числа со знаком от -4 до +3 в дополнительном двоичном коде (тоже по возрастанию). Ответ на вопрос: "Какое число больше: ОН или 100?" - зависит от того, считаются ли числа числами со знаком. В большинстве архитектур есть команды для обработки обоих вариантов упорядочения.

Унарные операции || Оглавление || Команды вызова процедур