ОРТ2/К3 Септембар 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 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.

Бит 7 првог бајта инструкције је 0 за све инструкције скока. Код инструкција условног скока бит 6 првог бајта инструкције је 0, док год инструкција безусловног скока бит 6 првог бајта инструкције је 1. Инструкција условног скока је инструкција условног скока уколико резултат није нула (JNZ), а инструкције безусловног скока су инструкција безусловног скока (JMP) и инструкција скока на потпрограм (JSR). Битовима 5 до 0 првог бајта инструкције специфицира се код операције и на основу тога су за инструкције JNZ, JMP и JSR усвојени кодови операције 00000000, 01000000, 01000001, респективно. Инструкције JNZ, JMP и JSR се реализују као апсолутни скокови, при чему је адреса дата другим и трећим бајтом инструцкије. Дужина инструкција је 3 бајта.

Бит 7 првог бајта инструкције је 1 за све адресне и безадресне инструкције.

Битови 6 и 5 првог бајта инструкције су 01 за безадресне инструкције. Безадресне инструкције су инструкције стављања садржаја акумулатора на стек (PUSH), пуњења акумулатора садржајем са стека (POP), декрементирања акумулатора (DEC) 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, DEC и RTS усвојени кодови операција 10100000, 10100001, 10100010 и 10100011, респективно. Дужина инструкција је 1 бајт.

Битови 6 и 5 првог бајта инструкције су 11 за адресне инструкције. Адресне инструкције су инструкција преноса у акумулатор (LD), инструкција преноса из акумулатора (ST), логичка инструкција "или" (OR), инструкција ротирања операнда једно место удесно која смешта резултат у акумулатор (ROR) и инструкција безусловног скока на срачунату адресу (JADR). Битовима 4 до 0 првог бајта инструкције специфицира се код операције за адресне инструкције. На основу тога су за инструкције LD, ST, OR, ROR и JADR усвојени кодови операција 11100000, 11100001, 11100010, 11100011 и 11100100 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 индиректно адресирање (regind), 010-регистарско индиректно са померајем (regindpom), 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. Регистарско индиректно адресирање користи неке од регистара опште намене R0 до R31 специфициране битовима од 4 до 0 другог бајта. Дужина инструкција је 2 бајта. Код регистарског индиректног адресирања са померајем трећи и четврти бајт инструкције садрже 16 битни померај који је дат као целобројна величина са знаком. Један од регистара опште намене R0 до R31 који се користи специфициран је битовима од 4 до 0 другог бајта инструкције. Дужина инструкције је 4 бајта. Код релативног адресирања са померајем трећи и четврти бајт инструкције садрже 16 битни померај који је дат као целобројна величина са знаком. Битови 4 до 0 другог бајта инструкције се не користе. Дужина инструкције 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 инструкције је 4 бајта.

Стек расте према вишим меморијским локацијама, а регистар СП указује на последњу заузету меморијску локацију. Процесор нема могућност обраде прекида.

1. Пројектовати део операционе јединице процесора која је потребна да се изврши (FETCH + ADDR + EXEC) инструкција JADR (R0)1234h.
2. Дати су почетни садржаји регистара и индикатора: PC=1000h, SP=2000h, ACC=0002h, R0=00F2h, R1=000Ch, R2=00A2h, R3=FFE3h, N=0, Z=0, V=0 и C=0. Индикатори статусне речи на које инструкције 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	01	10	0A	83
ЛОКАЦИЈА	1000	1001	1002	1003	1004	1005	1006	1007	1008	1009
ВРЕДНОСТ	E0	00	10	00	00	09	10	10	E8	A2
ЛОКАЦИЈА	100A	100B	100C	100D	100E	100F	1010	1011	1012	1013
ВРЕДНОСТ	E2	60	08	00	A0	40	19	10	00	52
ЛОКАЦИЈА	1014	1015	1016	1017	1018	1019	101A	101B	101C	101D
ВРЕДНОСТ	21	41	F0	00	03	E3	21	B8	10	13

Решење

Меморија

#	Адресе у меморији са којих је учитана инструкција	IR31..24	IR23..16	IR15..8	IR7..0	Инструкција	PC
1	1000, 1001, 1002, 1003	E0	00	10	00	LD 0010	1004
2	1004, 1005, 1006	00	09	10		JNZ 1009	1007
3	1009	A2				DEC	100A
4	100A, 100B, 100C, 100D	E2	60	08	00	OR(PC)+0008	100E
5	100E	A0				PUSH	100F
6	100F,1010,1011	40	19	10		JMP 1019	1012
7	1019, 101A	E3	21			ROR (R1)	101B

#	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		0010, 0011	1001
2
3
4		1016,1017	00F0
5
6
7		000C, 000D	C100	R1 = 000C

#	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		1001	0	0	0	0
2		1001	0	0	0	0	PC = 1009
3		1000	0	0	0	0
4		10F0	0	0	0	0
5	2001,2002	10F0	0	0	0	0	SP = 2002, MEM[2001] = F0, MEM[2002] = 10
6		10F0	1	0	0	0	PC = 1019
7		6080	0	0	0	0