ORT2/Jul 2021

Postavka

Posmatra se deo računara koji čine memorija i procesor. Memorija je kapaciteta 2¹⁶ bajtova. Širina memorijske reči je 1 bajt. Procesor je sa jednoadresnim formatom instrukcija.Adrese i podaci su dužine 16 bita i zauzimaju po dve susedne memorijske lokacije, pri čemu se stariji bajt nalazi na nižoj, a mlađi bajt na višoj adresi.

U procesoru postoji registar programskog brojača PC dužine 2 bajta, adresni registar memorije MAR dužine 2 bajta, prihvatni registar podatka memorije MDR dužine 1 bajt, prihvatni registar instrukcije IR dužine 4 bajta, akumulator A dužine 2 bajta, prihvatni registar podatka B dužine 2 bajta, registri opšte namene R0 do R31 dužine 2 bajta, programska statusna reč PSW dužine 1 bajt. Instrukcije su dužine 1, 2, 3 ili 4 bajta.

Bitovi 7 i 6 prvog bajta instrukcije su 11 za sve instrukcije skoka. Kod instrukcija uslovnog skoka bitovi 5 i 4 prvog bajta instrukcije su 00, dok kod instrukcija bezuslovnog skoka bitovi 5 i 4 prvog bajta instrukcije su 11. Instrukcija uslovnog skoka je instrukcija uslovnog skoka ukoliko postoji prenos/pozajmica (JC), a instrukcije bezuslovnog skoka su instrukcija bezuslovnog skoka (JMP) i instrukcija skoka na potprogram (JSR). Bitovima 3 do 0 prvog bajta instrukcije specifira se kod operacije i na osnovu toga su za instrukcije JC, JMP i JSR usvojeni kodovi operacije 11000000, 11110000 i 11110001, respektivno. Instrukcije JC, JMP i JSR se realizuju kao apsolutni skokovi, pri čemu je adresa data drugim i trećim bajtom instrukcije. Dužina instrukcija je 3 bajta.

Bitovi 7 i 6 prvog bajta instrukcije su 00 za sve adresne i bezadresne instrukcije.

Bit 5 prvog bajta instrukcije je 0 za bezadresne instrukcije. Bezadresne instrukcije su instrukcije stavljanja sadržaja akumulatora na stek (PUSH), punjenja akumulatora sadržajem sa steka (POP) i povratka iz potprograma (RTS). Bitovima 4 do 0 prvog bajta instrukcije specificira se kod operacije za bezadresne instrukcije. Na osnovu toga su za instrukcije PUSH, POP i RTS usvojeni kodovi operacija 00000000, 00000001 i 00000011, respektivno. Dužina instrukcija je 1 bajt.

Bitovi 5 i 4 prvog bajta instrukcije su 11 za adresne instrukcije. Adresne instrukcije su instrukcija prenosa u akumulator (LD), instrukcija prenosa iz akumulatora (ST), logička instrukcija komplementiranja operanda koja smešta rezultat u akumulator (NOT), instrukcija logičkog pomeranja operanda jedno mesto ulevo koja smešta rezultat u akumulator (LSL) i instrukcija bezuslovnog skoka na sračunatu adresu (JADR). Bitovima 3 do 0 prvog bajta instrukcije specificira se kod operacije za adresne instrukcije. Na osnovu toga su za instrukcije LD, ST, NOT, LSL i JADR usvojeni kodovi operacija 00110000, 00110001, 00110010, 00110011 i 00110100 respektivno. Dužina instrukcija je 2 ili 4 bajta i zavisi od specificiranog načina adresiranja.

Načini adresiranja su specificirani bitovima 7, 6 i 5 drugog bajta instrukcije i to na sledeći način: 000-memorijsko direktno adresiranje (memdir), 001-registarsko direktno adresiranje (regdir), 010-registarsko indirektno (regind), 011-relativno adresiranje sa pomerajem (pcrel), i 100-neposredno adresiranje (immed). Kod memorijskog direktnog adresiranja 16 bitna adresa memorijske lokacije je data trećim i četvrtim bajtom instrukcije. Bitovi 4 do 0 drugog bajta instrukcije se ne koriste. Dužina instrukcija je 4 bajta. Kod registarskog direktnog i registarskog indirektnog adresiranja, koristi se neki od registara opšte namene R0 do R31 specificiranih bitovima od 4 do 0 drugog bajta. Dužina instrukcija je 2 bajta. Kod relativnog adresiranja sa pomerajem treći i četvrti bajt instrukcije sadrže 16 bitni pomeraj koji je dat kao celobrojna veličina bez znaka. Bitovi 4 do 0 drugog bajta instrukcije se ne koriste. Dužina instrukcija je 4 bajta. Kod neposrednog adresiranja 16 bitni operand dat je trećim i četvrtim bajtom instrukcije. Bitovi 4 do 0 drugog bajta instrukcije se ne koriste. Dužina instrukcija je 4 bajta.

Stek raste prema višim memorijskim lokacijama, a registar SP ukazuje na prvu slobodnu memorijsku lokaciju. Procesor nema mogućnost obrade prekida

1. (K2) (20)

1. Napisati izraz za generisanje signala gradr koji je aktivan ukoliko pročitana instrukcija ima grešku pri adresiranju.
2. Napisati izraze za generisanje signala svih načina adresiranja. IR registar se popunjava od viših ka nižim bitovima.
3. Napisati izraze za generisanje signala operacija i to samo za JC i NOT.
4. Nacrtati dijagram toka faza formiranja adrese i čitanja operanda i faze izvršavanje instrukcije.

2. (K3) (20)

1. Projektovati deo operacione jedinice procesora koja je potrebna da se izvrši (FETCH, ADDR i EXEC) instrukcija NOT 000Dh.
2. Dati su početni sadržaji registara i indikatora: PC=1000h, SP=3000h, ACC=0001h, R0=0002h, R1=030Ch, R2=10A2h, R3=FAE3h, N=0, Z=0, V=0 i C=0. Indikatori statusne reči na koje instrukcija ne utiče treba da ostanu nepromenjeni. Izvršiti 7 sukcesivnih naredbi i za svaku naredbu odrediti sledeće: u fazi čitanja instrukcije - memorijske adrese sa kojih je pročitana instrukcija, sadržaj registra IR, instrukciju koja je pročitana i novi sadržaj registra PC; u fazi određivanja adrese operanda i čitanja operanda - memorijske adrese sa kojih je pročitana adresa operanda, memorijske adrese sa kojih je pročitan operand, vrednost operanda i novi sadržaj registara opšte namene koji su u ovoj fazi promenjeni; u fazi izvršavanja operacije - memorijske adrese kojima se u ovoj fazi pristupa, sadržaj akumulatora A i indikatora N, Z, V i C nakon izvršavanja instrukcije i novi sadržaj registara i memorijskih lokacija koji su u ovoj fazi promenjeni. Rezultate predstaviti u tabelama 1, 2 i 3 formulara.

Sadržaj dela memorije iz postavke zadatka

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