Микропроцессорные устройства

5.3 Вызов подпрограммы на языке низкого уровня 
Обращение к подпрограмме реализуется при поступлении в микропро-
цессор (МП) специальной команды CALL, которая указывает адрес первой ко-
манды вызываемой подпрограммы. Этот адрес загружается в PC, обеспечивая в 
следующем командном цикле выборку первой команды подпрограммы. Пред-
варительно выполняется процедура сохранения в специальном регистре или 
ячейке памяти (в стеке) текущего содержимого PC, где хранится адрес следую-
щей команды основной программы, чтобы обеспечить возвращение к ней после 
выполнения подпрограммы. Возврат к основной программе реализуется при 
поступлении команды RETURN (мнемоническое обозначение RET), заверша-
ющей подпрограмму. По этой команде сохранявшееся содержимое PC снова за-
гружается в программный счетчик, обеспечивая выполнение команды, которая 
в исходной программе следовала за командой CALL. 
Особенность этой процедуры состоит в том, что большинство МП обес-
печивают возможности вложения подпрограмм, т. е. реализуют при выполне-
нии подпрограммы вызов новой подпрограммы с последующим возвращением 
к предыдущей подпрограмме. При вложении нескольких подпрограмм требует-
ся сохранение нескольких промежуточных значений содержимого PC и после-
довательная загрузка этих значений в PC при возврате к предыдущим подпро-
граммам и к основной программе. 
Для реализации этой процедуры используется стек – специальная память 
магазинного типа, работающая по принципу «последний пришел – первый 
ушел» (стек типа LIFO – «Last In-First Out»). Существуют различные варианты 
реализации стека. 
Регистровый стек реализуется с помощью реверсивных сдвиговых реги-
стров (их число строго ограничено). Каждая команда CALL вызывает ввод в 
стек очередного содержимого PC. По команде RETURN направление сдвига 
изменяется и производится извлечение из стека последнего поступившего со-
держимого PC. Таким образом обеспечивается выполнение вложенных подпро-
грамм. Возможное число вложенных подпрограмм определяется глубиной сте-
ка, т. е. разрядностью используемых регистров сдвига. Если число вложений 
превышает глубину стека, первые из введенных в стек значений PC теряются, 
т. е. возврат к основной программе не будет обеспечен. Поэтому при использо-
вании регистрового стека необходим строгий контроль за числом вложений. 
Такая реализация стека применяется в системах, решающих задачи с ограни-
ченным числом вложенных подпрограмм (обычно не более 10–20). 

---

58 
Значительно более широкие возможности вложения подпрограмм обес-
печивает реализация стека в ОЗУ. В этом случае часть ОЗУ выделяется для ра-
боты в качестве стека. Адресация к ячейкам стека производится с помощью 
специального регистра указателя стека SP (Stack Pointer), который вводится в 
состав УУ процессора. Регистр SP содержит адрес верхней заполненной ячейки 
стека, в которой хранится значение PC, записанное при выполнении команды 
CALL. При поступлении новой команды CALL содержимое SP автоматически 
уменьшается на 1, адресуя следующую, еще незаполненную ячейку стека. По-
лученный адрес SP-1 выдается на шину адреса, а на шину данных поступает 
содержимое PC, которое должно сохраняться в стеке. Таким образом, произво-
дится последовательное заполнение ячеек стека «снизу вверх», при этом SP 
всегда адресует вершину стека. По команде RETURN текущее содержимое SP 
выдается на шину адреса, и по шине данных производится считывание с вер-
шины стека последнего записанного значения PC. После этого содержимое SP 
увеличивается на 1, адресуя предыдущее значение PC, хранящееся в стеке.
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Так как ОЗУ обычно имеет значительный объем, то для раз-
мещения стека можно выделить достаточно большое количество 
ячеек памяти, обеспечивая необходимый уровень вложения подпро-
грамм. 
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·