Processamento de Instruções e Modos de Endereçamento

As três etapas do processamento de uma instrução:

• Busca: Obtém o operando e o operador.
• Decodificação: Pega os bits e busca qual é a operação.
• Execução: Executa os dados.

Modos de Endereçamento

• Endereçamento Imediato: Forma simples onde o valor do operando é especificado diretamente na instrução. Pode ser usado para definir constantes ou variáveis. O número é armazenado em complemento de dois; o bit mais à esquerda é usado como bit de sinal. A vantagem é que não requer acesso à memória para obter o operando, além do acesso para obter a própria instrução, economizando um ciclo de cache ou memória. A desvantagem é que o tamanho do operando é limitado pelo tamanho do campo de endereço.
• Endereçamento Direto: Forma simples onde o campo de endereço contém o endereço efetivo do operando. Requer apenas um acesso à memória e nenhum cálculo especial. Fornece um espaço de endereçamento limitado.
• Endereçamento Indireto: O tamanho do campo de endereço normalmente é menor que o tamanho de uma palavra. Como solução, pode-se especificar, no campo de endereço, o endereço de uma palavra de memória que, por sua vez, contém o endereço do operando. A vantagem dessa abordagem é que, se uma palavra tem N bits, o espaço de endereçamento disponível tem 2^N. A desvantagem é que são necessários dois acessos à memória para obter o operando da instrução: o primeiro para obter o endereço do operando e o segundo para obter seu valor.
• Endereçamento de Registrador: Semelhante ao endereçamento direto. A única diferença é que o campo de endereço se refere a um registrador e não a um endereço na memória principal. Como vantagem, o tamanho do campo de endereço requerido é pequeno e o tempo de acesso a um registrador interno da CPU é menor que o tempo de acesso à memória principal. A desvantagem é o espaço de endereçamento muito limitado devido à quantidade de registradores. Como o número de registradores é limitado, apenas faz sentido utilizá-los dessa maneira se forem usados eficientemente pelo programador.
• Registrador Indireto via Registrador: Análogo ao endereçamento indireto. A diferença é que o campo de endereço se refere a um registrador e não a uma posição de memória. As vantagens são basicamente as mesmas do endereçamento indireto.
• Endereçamento à Pilha: Uma pilha consiste em uma sequência linear de posições de memória operando em LIFO (Last-In, First-Out). A pilha é um bloco reservado de posições de memória onde itens podem ser colocados no topo. É associado à pilha um apontador que contém o endereço do item no topo da pilha. O apontador de topo da pilha (stack pointer) é mantido em um registrador.

Conceitos de Arquitetura e Organização

• Arquitetura: Atributos de um sistema que têm impacto na execução lógica de um programa. Exemplo: número de bits para tipos de dados.
• Organização: Unidades operacionais e suas interconexões que implementam as especificações da sua arquitetura. Exemplo: interface entre os componentes.