ОРТ2/Јул 2021

Овај рок није решен. Помозите SI Wiki тако што ћете га решити.

Поставка

Посматра се део рачунара који чине меморија и процесор. Меморија је капацитета 2¹⁶ бајтова. Ширина меморијске речи је 1 бајт. Процесор је са једноадресним форматом инструкција.Адресе и подаци су дужине 16 бита и заузимају по две суседне меморијске локације, при чему се старији бајт налази на нижој, а млађи бајт на вишој адреси.

У процесору постоји регистар програмског бројача PC дужине 2 бајта, адресни регистар меморије MAR дужине 2 бајта, прихватни регистар податка меморије MDR дужине 1 бајт, прихватни регистар инструкције IR дужине 4 бајта, акумулатор A дужине 2 бајта, прихватни регистар податка B дужине 2 бајта, регистри опште намене R0 до R31 дужине 2 бајта, програмска статусна реч PSW дужине 1 бајт. Инструкције су дужине 1, 2, 3 или 4 бајта.

Битови 7 и 6 првог бајта инструкције су 11 за све инструкције скока. Код инструкција условног скока битови 5 и 4 првог бајта инструкције су 00, док код инструкција безусловног скока битови 5 и 4 првог бајта инструкције су 11. Инструкција условног скока је инструкција условног скока уколико постоји пренос/позајмица (JC), а инструкције безусловног скока су инструкција безусловног скока (JMP) и инструкција скока на потпрограм (JSR). Битовима 3 до 0 првог бајта инструкције специфира се код операције и на основу тога су за инструкције JC, JMP и JSR усвојени кодови операције 11000000, 11110000 и 11110001, респективно. Инструкције JC, JMP и JSR се реализују као апсолутни скокови, при чему је адреса дата другим и трећим бајтом инструкције. Дужина инструкција је 3 бајта.

Битови 7 и 6 првог бајта инструкције су 00 за све адресне и безадресне инструкције.

Бит 5 првог бајта инструкције је 0 за безадресне инструкције. Безадресне инструкције су инструкције стављања садржаја акумулатора на стек (PUSH), пуњења акумулатора садржајем са стека (POP) и повратка из потпрограма (RTS). Битовима 4 до 0 првог бајта инструкције специфицира се код операције за безадресне инструкције. На основу тога су за инструкције PUSH, POP и RTS усвојени кодови операција 00000000, 00000001 и 00000011, респективно. Дужина инструкција је 1 бајт.

Битови 5 и 4 првог бајта инструкције су 11 за адресне инструкције. Адресне инструкције су инструкција преноса у акумулатор (LD), инструкција преноса из акумулатора (ST), логичка инструкција комплементирања операнда која смешта резултат у акумулатор (NOT), инструкција логичког померања операнда једно место улево која смешта резултат у акумулатор (LSL) и инструкција безусловног скока на срачунату адресу (JADR). Битовима 3 до 0 првог бајта инструкције специфицира се код операције за адресне инструкције. На основу тога су за инструкције LD, ST, NOT, LSL и JADR усвојени кодови операција 00110000, 00110001, 00110010, 00110011 и 00110100 респективно. Дужина инструкција је 2 или 4 бајта и зависи од специфицираног начина адресирања.

Начини адресирања су специфицирани битовима 7, 6 и 5 другог бајта инструкције и то на следећи начин: 000-меморијско директно адресирање (memdir), 001-регистарско директно адресирање (regdir), 010-регистарско индиректно (regind), 011-релативно адресирање са померајем (pcrel), и 100-непосредно адресирање (immed). Код меморијског директног адресирања 16 битна адреса меморијске локације је дата трећим и четвртим бајтом инструкције. Битови 4 до 0 другог бајта инструкције се не користе. Дужина инструкција је 4 бајта. Код регистарског директног и регистарског индиректног адресирања, користи се неки од регистара опште намене R0 до R31 специфицираних битовима од 4 до 0 другог бајта. Дужина инструкција је 2 бајта. Код релативног адресирања са померајем трећи и четврти бајт инструкције садрже 16 битни померај који је дат као целобројна величина без знака. Битови 4 до 0 другог бајта инструкције се не користе. Дужина инструкција је 4 бајта. Код непосредног адресирања 16 битни операнд дат је трећим и четвртим бајтом инструкције. Битови 4 до 0 другог бајта инструкције се не користе. Дужина инструкција је 4 бајта.

Стек расте према вишим меморијским локацијама, а регистар SP указује на прву слободну меморијску локацију. Процесор нема могућност обраде прекида

1. (К2) (20)

1. Написати израз за генерисање сигнала gradr који је активан уколико прочитана инструкција има грешку при адресирању.
2. Написати изразе за генерисање сигнала свих начина адресирања. IR регистар се попуњава од виших ка нижим битовима.
3. Написати изразе за генерисање сигнала операција и то само за JC и NOT.
4. Нацртати дијаграм тока фаза формирања адресе и читања операнда и фазе извршавање инструкције.

2. (К3) (20)

1. Пројектовати део операционе јединице процесора која је потребна да се изврши (FETCH, ADDR и EXEC) инструкција NOT 000Dh.
2. Дати су почетни садржаји регистара и индикатора: PC=1000h, SP=3000h, ACC=0001h, R0=0002h, R1=030Ch, R2=10A2h, R3=FAE3h, N=0, Z=0, V=0 и C=0. Индикатори статусне речи на које инструкција не утиче треба да остану непромењени. Извршити 7 сукцесивних наредби и за сваку наредбу одредити следеће: у фази читања инструкције - меморијске адресе са којих је прочитана инструкција, садржај регистра IR, инструкцију која је прочитана и нови садржај регистра PC; у фази одређивања адресе операнда и читања операнда - меморијске адресе са којих је прочитана адреса операнда, меморијске адресе са којих је прочитан операнд, вредност операнда и нови садржај регистара опште намене који су у овој фази промењени; у фази извршавања операције - меморијске адресе којима се у овој фази приступа, садржај акумулатора A и индикатора N, Z, V и C након извршавања инструкције и нови садржај регистара и меморијских локација који су у овој фази промењени. Резултате представити у табелама 1, 2 и 3 формулара.

Садржај дела меморије из поставке задатка

ЛОКАЦИЈА	000A	000B	000C	000D	000E	000F	0010	0011	0012	0013
ВРЕДНОСТ	10	01	00	C1	21	77	11	00	0A	83
ЛОКАЦИЈА	1000	1001	1002	1003	1004	1005	1006	1007	1008	1009
ВРЕДНОСТ	30	20	F0	10	06	10	00	31	00	00
ЛОКАЦИЈА	100A	100B	100C	100D	100E	100F	1010	1011	1012	1013
ВРЕДНОСТ	13	32	00	00	13	C0	00	10	01	52
ЛОКАЦИЈА	1014	1015	1016	1017	1018	1019	101A	101B	101C	101D
ВРЕДНОСТ	22	41	F0	00	03	E3	21	B8	10	13

Решење

Кодови операција

Битови IR31..24								Класа инструкције
31	30	29	28	27	26	25	24
1	1	0	0	Код операције				Условни скок
1	1	1	1	Код операције				Безусловни скок
0	0	0	Код операције					Безадресне инструкције
0	0	1	1	Код операције				Адресне инструкције

Битови IR31..24								Инструкција	2. бајт	3. бајт	4. бајт	Дужина
31	30	29	28	27	26	25	24
Условни скок
1	1	0	0	0	0	0	0	JC	ст.	мл.	/	3 б
Безусловни скок
1	1	1	1	0	0	0	0	JMP	ст.	мл.	/	3 б
1	1	1	1	0	0	0	1	JSR	ст.	мл.	/	3 б
Безадресне инструкције
0	0	0	0	0	0	0	0	PUSH	/	/	/	1 б
0	0	0	0	0	0	0	1	POP	/	/	/	1 б
0	0	0	0	0	0	1	1	RTS	/	/	/	1 б
Адресне инструкције
0	0	1	1	0	0	0	0	LD	Адр.
0	0	1	1	0	0	0	1	ST	Адр.
0	0	1	1	0	0	1	0	NOT	Адр.
0	0	1	1	0	0	1	1	LSL	Адр.
0	0	1	1	0	1	0	0	JADR	Адр.

Битови IR23..16								Адресирање	3. бајт	4. бајт	Дужина
23	22	21	20	19	18	17	16
0	0	0	/	/	/	/	/	Мем. дир.	ст.	мл.	4 б
0	0	1	R	R	R	R	R	Рег. дир.	/	/	2 б
0	1	0	R	R	R	R	R	Рег. инд.	/	/	2 б
0	1	1	/	/	/	/	/	PC релативно	ст.	мл.	4 б
1	0	0	/	/	/	/	/	Непосредно	ст.	мл.	4 б

Операциона јединица

Овај задатак није решен. Помозите SI Wiki тако што ћете га решити.

Меморија

#	Адресе у меморији са којих је учитана инструкција	IR31..24	IR23..16	IR15..8	IR7..0	Инструкција	PC
1	1000, 1001	30	20			LD R0	1002
2	1002, 1003, 1004	F0	10	06		JMP 1006h	1005
3	1006	00				PUSH	1007
4	1007, 1008, 1009, 100A	31	00	00	13	ST 0013h	100B
5	100B, 100C, 100D, 100E	32	00	00	13	NOT 0013h	100F
6	100F, 1010, 1011	C0	00	10		JC 0010h	1012
7	1012	01				POP	1013

#	Адресе у меморији или регистри са којих је учитана адреса операнда	Адресе у меморији или регистри са којих је учитан операнд	Операнд	Нови садржај регистара опште намене
1			0002
2
3
4
5		0013, 0014	0002
6
7

#	Меморијске адресе којима се приступа у овој фази	Акумулатор	N	Z	V	C	Нови садржај регистара и меморијских локација који су промењени у овој фази
1		0002	0	0	0	0
2		0002	0	0	0	0	PC = 1006
3	3000, 3001	0002	0	0	0	0	MEM[3000] = 00, MEM[3001] = 02, SP = 3002
4		0002	0	0	0	0	MEM[0013] = 00, MEM[0014] = 02
5		FFFD	1	0	0	0
6		FFFD	1	0	0	0
7	3001, 3000	0002	0	0	0	0	SP = 3000