ОРТ2/К3 Фебруар 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 вишој, а млађи бајт на нижој 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 3 бајта, акумулатор A дужине 2 бајта, прихватни регистар податка B дужине 2 бајта, регистри опште намене R0 до R3 дужине 2 бајта, програмска статусна реч PSW дужине 1 бајт. Програмска статусна реч PSW садржи битове N, Z, C и V који се ажурирају приликом рада процесора. Инструкције су дужине 1, 2 или 3 бајта.

Битови 7, 6 и 5 првог бајта инструкције је 000 за све инструкције скока. Код инструкције условног скока бит 4 првог бајта инструкције је 0, док код инструкција безусловног скока бит 4 првог бајта инструкције је 1. Инструкција условног скока је инструкција условног скока уколико је резултат негативан (BN) и инструкције безусловног скока су инструкција безусловног скока (JMP) и инструкција скока на потпрограм JSR. Битовима 3 до 0 првог бајта инструкције специфицира се код операције и на основу тога су за инструкције BN, JMP и JSR усвојени кодови операције 00000000, 00010000 и 00010001, респективно. Инструкције JMP и JSR се реализују као апсолутни скокови, при чему је адреса дата другим и трећим бајтом инструкције. Дужина инструкција је 3 бајта. Инструкција BN се реализује као релативни скок у односу на текућу вредност програмског бројача PC, а померај је 8 битна целобројна величина са знаком дата другим бајтом инструкције. Дужина инструкције је 2 бајта.

Битови 7, 6 и 5 првог бајта инструкције је 001 за све безадресне инструкције. Безадресне инструкције су инструкције стављања садржаја акумулатора на стек (PUSH), пуњења акумулатора садржајем са стека (POP) и инструкција комплементирања садржаја акумулатора (NOT). Битовима 4 до 0 првог бајта инструкције специфира се код операције за безадресне инструкције. На основу тога су за инструкције PUSH, POP и NOT усвојени кодови операција 00100000, 00100001 и 00100010, респективно. Дужина инструкција је 1 бајт.

Битови 7, 6 и 5 првог бајта инструкције имају вредности од 010 до 111 за адресне инструкције. Адресне инструкције су инструкција преноса у акумулатор (LD), инструкција преноса из акумулатора (ST), инструкција аритметичког померања удесно за једно место (ASR), инструкција упоређивања акумулатора са операндом (CMP), инструкција сабирања (ADD) и инструкција одузимања (SUB). На основу тога су за инструкције LD, ST, ASR, CMP, ADD и SUB усвојени кодови операција 010, 011, 100, 101, 110 и 111, респективно. Дужина инструкција је 2 или 3 бајта и зависи од специфичног начина адресирања.

Начини адресирања су специфицирани битовима 4, 3 и 2 првог бајта инструкције и то на следећи начин: 000-меморијско директно адресирање (memdir), 001-меморијско индиректно адресирање (memind), 010-регистарско директно адресирање (regdir), 011-регистарско индиректно адресирање (regind), 100-релативно адресирање са померајем (pcrel), 101-непосредно адресирање (immed) и 110-регистарско индиректно адресирање са преинкрементирањем (preincr). Код меморијског директног и меморијског индиректног адресирања 16 битна адреса меморијске локације је дата другим и трећим бајтом инструкције. Битови 1 и 0 првог бајта инструкције се не користе. Дужина инструкције је 3 бајта. Регистарско директно, регистарско индиректно и регистарско индиректно адресирање са преинкрементирањем користе неке од регистара опште намене R0 до R3 специфициране битовима 1 и 0 првог бајта. Дужина инструкција је 1 бајт. Код релативног адресирања са померајем други бајт инструкције садржи 8 битни померај који је дат као целобројна величина са знаком. Битови 1 и 0 првог бајта инструкције се не користе. Дужина инструкција је 2 бајта. Код непосредног адресирања 16 битни операнд дат је другим и трећим бајтом инструкције. Битови 1 и 0 првог бајта инструкције се не користе. Дужина инструкција је 3 бајта.

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

1. Пројектовати део операционе јединице процесора (фазе: FETCH, ADDR и EXEC) која је потребна да се изврши инструкција CMP +(R0). Цртати само неопходне компоненте које су потребне за извршавање наведене инструкције.
2. Дати су почетни садржаји регистара и индикатора: PC=1000h, SP=2000h, ACC=FFF7h, R0=0000h, R1=0001h, R2=0002h, R3=0003h, N=1, 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	0000	0001	0002	0003	0004	0005	0006	0007	0008	0009
ВРЕДНОСТ	07	FF	00	00	21	77	11	00	0A	83
ЛОКАЦИЈА	1000	1001	1002	1003	1004	1005	1006	1007	1008	1009
ВРЕДНОСТ	60	00	00	D4	F6	FF	00	0C	D4	F6
ЛОКАЦИЈА	100A	100B	100C	100D	100E	100F	1010	1011	1012	1013
ВРЕДНОСТ	FF	30	00	08	A0	40	10	19	00	52
ЛОКАЦИЈА	1014	1015	1016	1017	1018	1019	101A	101B	101C	101D
ВРЕДНОСТ	22	E9	84	02	00	11	00	30	E8	E8

Решење

Меморија

#	Адресе у меморији са којих је учитана инструкција	IR31..24	IR23..16	IR15..8	IR7..0	Инструкција	PC
1	1000, 1001, 1002	/	60	00	00	ST 0000	1003
2	1003, 1004, 1005	/	D4	F6	FF	ADD #FFF6	1006
3	1006,1007	/	00	0C		BN(PC)0C	1008
4	1014	/	22			NOT	1015
5	1015	/	E9			SUB R1	1016
6	1016,1017,1018	/	84	02	00	ASR(0002)	1019
7	1019, 101A, 101B	/	11	00	30	JSR 3000	101C

#	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
2			FFF6
3
4
5			0001	R1 = 0001
6	0002,0003	0000,0001	FFF7
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	0000,0001	FFF7	1	0	0	0	MEM[0000] = F7, MEM[0001] = FF
2		FFED	1	0	1	0
3		FFED	1	0	1	0	PC = 1014
4		0012	0	0	1	0
5		0011	0	0	0	0
6		FFFB	1	0	0	0
7	2000,2001	FFFB	1	0	0	0	MEM[2000] = 1C , MEM[2001] = 10, SP = 2002, PC = 3000