Команды микропроцессора – это двоичные коды, которые задают определенные действия процессора. Они определяют операцию, источники данных, куда отправить результат и адрес следующей команды. В небольших ЭВМ часть этой информации встроена в сам код команды, что укорачивает формат команд, но увеличивает их общее количество для обработки данных. Обычно используется одноадресный формат: команда берет один операнд из аккумулятора, отправляет туда же результат и увеличивает счетчик команд на единицу.
Существуют разные методы задания адреса операндов. Прямая адресация проста и работает с отдельными байтами данных. Косвенная и индексная адресации более сложны, но позволяют обрабатывать массивы и таблицы. Непосредственная адресация используется для констант, а относительная – для перемещения программ по памяти. Стековая адресация требует внимательности от программиста, а регистровая позволяет многократно использовать данные или адреса без обращения к памяти.
Команды микропроцессора можно разделить на:
- Преобразование данных: арифметические и логические операции, сдвиги, сравнения и специальные операции.
- Передача данных: обмен с памятью, межрегистровые передачи, ввод-вывод и обмен со стеком.
- Управление программой: условные и безусловные переходы, команды подпрограмм, ОСТАНОВ и ОТСУТСТВИЕ ОПЕРАЦИЙ.
- Управление состояниями ЭВМ: разрешение или запрещение прерываний и другие операции.
В микропроцессорах обычно от 40 до 80 команд. Короткие команды и неявный метод адресации чаще используются в малых ЭВМ. Методы регистровой и стековой адресации эффективнее прямой, косвенной или индексной, требующих длинных адресов.
МП Intel 8080 и Motorola 6800 имеют разные методы адресации, но похожие системы команд. Intel 8080 использует адресный регистр HL для быстрого доступа к памяти, а Motorola 6800 – нулевую страницу и 16-разрядный индексный регистр. Оба процессора используют внешний стек ОЗУ для сохранения адреса возврата из подпрограммы и временного хранения содержимого рабочих регистров.
Современные микропроцессоры используют еще более разнообразные и сложные системы команд. Например, в архитектуре ARM применяются условные исполнения команд, что позволяет сократить количество ветвлений в коде. Это приводит к улучшению производительности и снижению потребления энергии. Также в современных процессорах широко используются векторные команды, что позволяет эффективно обрабатывать большие объемы данных, например, в научных вычислениях или при обработке изображений.