Programmiermodell - Moderne Prozessorarchitekturen: Prinzipien und ihre Realisierungen - page 30

beliebig verfeinern. So ist in einem Multiplikationsbefehl z.B. eine Multiplikations-
operation codiert, die aus Additions- und Schiebeoperationen besteht. Des Weiteren
kann die Addition eines Worts durch Volladdition einzelner Bits realisiert sein usw.

Eine komplexe Operation ist also eine Zusammenfassung mehrerer einfacher Teilo-
perationen, wobei in jedem Befehl eines sequentiell arbeitenden Prozessors eine
ausgezeichnete Operation codiert ist, die eine maximale Komplexität aufweist. Um
von konkreten Realisierungen zu abstrahieren, werden im Folgenden nur solche
Operationen beschrieben, die in den meisten Prozessoren eine Bedeutung haben.
Das heißt nicht, dass sie ausgezeichnet sein müssen, obwohl dies, z.B. bei RISC-
Prozessoren, oft der Fall sein wird. Die mit den Operationen definierten Funktiona-
litäten werden jedoch i.Allg. benötigt und sind daher ggf. als Teiloperationen ausge-
zeichneter Operationen auch realisiert. So können CISC-Prozessoren einen Registe-
rinhalt mit dem Inhalt einer Datenspeicherzelle verknüpfen, z.B. addieren. Die aus-
gezeichnete Operation „Addition“ ist dann durch die Grundoperationen laden und
addieren realisiert.

1.3.1 Operationen

Nach einer aus dem Jahre 1936 stammenden These von Church und Turing existiert
zu jedem Algorithmus , der eine Abbildung f : I*

O* für die Alphabete I und O
beschreibt, eine Turingmaschine [145]. Demnach kann ein Prozessor einen beliebi-
gen Algorithmus verarbeiten, wenn ein Programm zur Emulation einer Turingma-
schine angegeben werden kann. Ein realer Prozessor sollte einen Algorithmus
jedoch nicht nur grundsätzlich, sondern in möglichst kurzer Zeit verarbeiten. Die
Anzahl der direkt ausführbaren Operationen ist deshalb in realen Prozessoren weit
umfangreicher als für die Emulation einer Turingmaschine notwendig. Neben arith-
metischen Operationen, z.B. die Grundrechenarten Addition, Subtraktion, Multipli-
kation, in einigen Fällen auch die kompliziert zu realisierende Division, sind in rea-
len Prozessoren Vergleichsoperationen sowie logische Operationen, z.B. Und, Oder,
Exklusive-Oder und Schiebeoperationen vorgesehen. Des Weiteren verfügen die
meisten Prozessoren über Operationen zur Steuerung des Kontrollflusses, also
bedingte und unbedingte Sprungoperationen.

→

Verknüpfungsoperationen

In Bild 1.15 sind die elementaren Operationen herkömmlicher Prozessoren darge-
stellt. Grundsätzlich können die Operationen eines nach dem Kontrollflussprinzip
arbeitenden Prozessors in zwei Gruppen unterteilt werden: die Verknüpfungsopera-
tionen und die Kontrollflussoperationen. Zur Gruppe der Verknüpfungsoperationen
gehören die bereits genannten arithmetischen und logischen Operationen sowie die
Schiebeoperationen, die zusammen mit den Status- und Kontrolloperationen zum
Lesen und Verändern eines Betriebsmodus die Gruppe der arithmetisch-logischen
Operationen bilden. Sie weisen als Gemeinsamkeit auf, dass sie vollständig im
Datenwerk eines Prozessors verarbeitet werden können und Zugriffe auf den Daten-
speicherraum nicht erforderlich sind. Natürlich werden auch Operationen benötigt,