Anweisung ausführen - Execute instruction

Maschinensprache
Allgemeine Konzepte
Anweisungen

In einer Computerbefehlssatzarchitektur (ISA) ist ein Ausführungsbefehl ein Maschinensprachbefehl, der Daten als Maschinenbefehl behandelt und ausführt.

Es kann als vierter Modus der Befehlssequenzierung nach der gewöhnlichen sequenziellen Ausführung , Verzweigung und Unterbrechung angesehen werden . Da es sich um eine Anweisung handelt, die auf anderen Anweisungen wie der Wiederholungsanweisung operiert , wurde sie auch als Meta-Anweisung klassifiziert.

Computermodelle

Viele Computerfamilien, die in den 1950er und 1960er Jahren eingeführt wurden, enthalten Ausführungsbefehle : die IBM 709 und IBM 7090 ( Op-Code-Mnemonik : XEC ), die IBM 7030 Stretch ( EX , EXIC ), die PDP-1 / -4 / -9 / -15 ( XCT ), das UNIVAC 1100/2200 ( EXRI ), das CDC 924 ( XEC ), das PDP-6 / -10 ( XCT ), das IBM System/360 ( EX ), das GE-600 / Honeywell 6000 ( XEC , XED ), das SDS-9xx ( EXU ).

Weniger Designs der 1970er Jahre enthalten Ausführungsanweisungen . 1970 wurde für den PDP-11 ein Ausführungsbefehl vorgeschlagen , aber nie für ihn oder seinen Nachfolger, den VAX, implementiert . Architekturen mit einem Ausführungsbefehl umfassen: den Nuclear Data 812 Minicomputer (1971) ( XCT ), den HP 3000 (1972) ( XEQ ) und den Texas Instruments TI-990 (1975) und seine Mikroprozessorversion, den TMS9900 (1976) ( X ).

Moderne Befehlssätze enthalten keine Ausführungsbefehle , da sie Pipelining , Prefetching und andere Optimierungen stören .

Semantik

Der auszuführende Befehl, der Zielbefehl, kann sich in einem Register befinden oder aus dem Speicher geholt werden. Einige Architekturen erlauben, dass der Zielbefehl selbst ein Ausführungsbefehl ist ; andere nicht.

Der Zielbefehl wird ausgeführt, als ob er an der Speicherstelle des Ausführungsbefehls wäre . Handelt es sich beispielsweise um eine Unterprogrammaufrufanweisung, wird die Ausführung an die Unterroutine übergeben, wobei die Rückkehrstelle die Stelle nach der Ausführungsanweisung ist . Einige Architekturen implementieren jedoch Varianten des Ausführungsbefehls , die Verzweigungen verhindern.

Das System/360 unterstützt Zielanweisungen mit variabler Länge. Es unterstützt auch das Ändern des Zielbefehls vor der Ausführung. Der Zielbefehl muss auf einem geraden Byte beginnen .

Die Serie GE-600 unterstützt die Ausführung von Sequenzen mit zwei Befehlen, die auf Doppelwort ausgerichtet sein müssen .

Einige Architekturen unterstützen einen Ausführungsbefehl , der in einem anderen Schutz- und Adressverlagerungsmodus arbeitet . Zum Beispiel unterstützt das Paging-Gerät ITS PDP-10 einen privilegierten XCTR - Befehl " execute relocated ", der es ermöglicht, Speicherlese- und -schreibvorgänge oder beides zu verwenden, um die Benutzermodus-Seitenzuordnungen zu verwenden. Ebenso unterstützt die KL10- Variante des PDP-10 den privilegierten Befehl PXCT 'vorhergehender Kontext XCT'.

Die Ausführungsanweisung kann mehrere Probleme verursachen, wenn eine Ausführungsanweisung auf eine andere verweist und so weiter:

  • der Prozessor kann für mehrere Taktzyklen unterbrechungsfrei sein, wenn der Ausführungsbefehl nicht mitten in der Ausführung unterbrochen werden kann;
  • auf ähnliche Weise kann der Prozessor in eine Endlosschleife gehen, wenn die Folge von Ausführungsbefehlen zirkulär und nicht unterbrechbar ist;
  • Wenn sich die Ausführungsanweisungen auf verschiedenen Auslagerungsseiten befinden , müssen alle Seiten ausgetauscht werden, damit die Anweisung abgeschlossen wird, was zu einem Thrashing führen kann .

Ähnliche Probleme treten bei indirekten Adressierungsmodi mit mehreren Ebenen auf .

Anwendungen

Die Ausführungsanweisung hat mehrere Anwendungen:

  • Funktion als Einzelbefehl - Subroutine , die ein vollständiges Unterprogramm aufrufen kann , falls erforderlich.
  • Späte Bindung
    • Implementierung von Call by Name und anderen Thunks .
    • Eine Tabelle von Ausführungszielen kann für die dynamische Verteilung der Methoden oder virtuellen Funktionen eines Objekts oder einer Klasse verwendet werden , insbesondere wenn die Methode oder Funktion oft als einzelner Befehl implementiert werden kann.
    • Ein Ausführungsziel kann einen Hook zum Hinzufügen von Funktionen oder zum Debuggen enthalten; es wird normalerweise als NOP initialisiert, das dynamisch überschrieben werden kann.
    • Ein Ausführungsziel kann zwischen einer schnellen Version einer Operation und einer vollständig verfolgten Version wechseln.
  • Verfolgung, Überwachung und Emulation
    • Dies kann einen Pseudo- Programmzähler beibehalten , wobei der normale Programmzähler unverändert bleibt.
  • Ausführen von dynamisch generiertem Code, insbesondere wenn der Speicherschutz verhindert , dass ausführbarer Code beschreibbar ist.
  • Emulieren von selbstmodifizierendem Code, insbesondere wenn er wiedereintretend oder schreibgeschützt sein muss .
  • Im IBM System/360 kann der Ausführungsbefehl die Bits 8-15 des Zielbefehls modifizieren, wodurch ein Befehl mit einem festen Argument (zB ein Längenfeld) effektiv in einen Befehl mit einem variablen Argument umgewandelt wird.

Anmerkungen

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