ORT2/K3 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 R15 dužine 2 bajta, programska statusna reč PSW dužine 1 bajt. Instrukcije su dužine 1, 2, 3 ili 4 bajta.
Bit 7 prvog bajta instrukcije je 0 za sve instrukcije skoka. Kod instrukcija uslovnog skoka bit 6 prvog bajta instrukcije je 0, dok kod instrukcija bezuslovnog skoka bit 6 prvog bajta instrukcije je 1. Instrukcija uslovnog skoka je instrukcija uslovnog skoka ukoliko rezultat nije nula (JNZ), a instrukcije bezuslovnog skoka su instrukcija bezuslovnog skoka (JMP). Bitovima 5 do 0 prvog bajta instrukcije specificira se kod operacije i na osnovu toga su za instrukcije JNZ i JMP usvojeni kodovi operacije 00000000 i 01000000, respektivno. Instrukcije JNZ i JMP se realizuju kao apsolutni skokovi, pri čemu je adresa data drugim i trećim bajtom instrukcije. Dužina instrukcija je 3 bajta.
Bit 7 prvog bajta instrukcije je 1 za sve adresne i bezadresne instrukcije.
Bitovi 6 i 5 prvog bajta instrukcije su 01 za bezadresne instrukcije. Bezadresne instrukcije su instrukcije stavljanja sadržaja akumulatora na stek (PUSH), punjenja akumulatora sadržajem sa steka (POP) i dekrementiranje akumulatora (DEC). Bitovima 4 do 0 prvog bajta instrukcije specificira se kod operacije za bezadresne instrukcije. Na osnovu toga su za instrukcije PUSH, POP i DEC usvojeni kodovi operacija 10100000, 10100001 i 10100010, respektivno. Dužina instrukcija je 1 bajt.
Bitovi 6 i 5 prvog bajta instrukcije su 11 za adresne instrukcije. Adresne instrukcije su instrukcija prenosa u akumulator (LD), instrukcija prenosa iz akumulatora (ST), logička instrukcija "ili" (OR), instrukcija rotiranja operanda jedno mesto udesno koja smešta rezultat u akumulator (ROR), instrukcija bezuslovnog skoka na sračunatu adresu (JADR), instrukcija sabiranja (ADD) i instrukcija oduzimanja (SUB). Bitovima 4 do 0 prvog bajta instrukcije specificira se kod operacije za adresne instrukcije. Na osnovu toga su za instrukcije LD, ST, OR, ROR, JADR, ADD i SUB usvojeni kodovi operacija 11100000, 11100001, 11100010, 11100011, 11100100, 11100101 i 11100110 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 indirektno adresiranje (regind), 010-registarsko direktno adresiranje (regdir), 011-relativno adresiranje sa pomerajem (pcrel), 100-neposredno adresiranje (immed) i 101-registarsko indirektno sa pomerajem adresiranje (regindpom). 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. Registarsko indirektno adresiranje koristi neke od registara opšte namene R0 do R15 specificirane bitovima od 3 do 0 drugog bajta. Bit 4 drugog bajta instrukcije se ne koristi. Dužina instrukcija je 2 bajta. Registarsko direktno adresiranje koristi neke od registara opšte namene R0 do R15 specificirane bitovima od 3 do 0 drugog bajta. Bit 4 drugog bajta instrukcije se ne koristi. 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 sa znakom. 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. Kod registarskog indirektnog adresiranja sa pomerajem treći i četvrti bajt instrukcije sadrže 16 bitni pomeraj koji je dat kao celobrojna veličina sa znakom. Jedan od registara opšte namene R0 do R15 koji se koristi specificiran je bitovima od 3 do 0 drugog bajta instrukcije. Bit 4 drugog bajta instrukcije se ne koristi. Dužina instrukcija je 4 bajta.
Stek raste prema višim memorijskim lokacijama, a registar SP ukazuje na poslednju zauzetu memorijsku lokaciju. Procesor nema mogućnost obrade prekida.
- Projektovati deo operacione jedinice procesora koja je potrebna da se izvrši (FETCH + ADDR + EXEC) instrukcija JADR (1234h).
- Dati su početni sadržaji registara i indikatora: PC=1000h, SP=2000h, ACC = 0002h, R0=00F2h, R1=000Ch, R2=00A2h, R3=FFE3h, N=0, Z=0, V=0 i C=0. Indikatori statusne reči na koje instrukcije 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.
| 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 | E0 | 00 | 00 | 0A | 00 | 10 | 09 | 10 | E8 | A2 |
| LOKACIJA | 100A | 100B | 100C | 100D | 100E | 100F | 1010 | 1011 | 1012 | 1013 |
| VREDNOST | E2 | 60 | 00 | 08 | A0 | 40 | 10 | 19 | 00 | 52 |
| LOKACIJA | 1014 | 1015 | 1016 | 1017 | 1018 | 1019 | 101A | 101B | 101C | 101D |
| VREDNOST | 21 | 41 | F0 | 00 | 03 | E3 | 21 | B8 | 10 | 13 |
Rešenje
Kodovi operacija
| Bitovi IR31..24 | Klasa instrukcije | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | |
| 0 | 0 | Kod operacije |
Uslovni skok | |||||
| 0 | 1 | Kod operacije |
Bezuslovni skok | |||||
| 1 | 0 | 1 | Kod operacije | Bezadresne instrukcije | ||||
| 1 | 1 | 1 | Kod operacije | Adresne instrukcije | ||||
| Bitovi IR31..24 | Instrukcija |
2. bajt | 3. bajt | 4. bajt | Dužina | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | |||||
| Uslovni skok | ||||||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | JNZ | st. |
ml. | / | 3 b |
| Bezuslovni skok | ||||||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | JMP | st. |
ml. | / | 3 b |
| Bezadresne instrukcije | ||||||||||||
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | PUSH | / | / | / | 1 b |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | POP | / | / | / | 1 b |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | DEC | / | / | / | 1 b |
| Adresne instrukcije | ||||||||||||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | LD | Adr. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | ST | Adr. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | OR |
Adr. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | ROR | Adr. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | JADR | Adr. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | ADD | Adr. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
SUB | Adr. | |||
| Bitovi IR23..16 | Adresiranje |
3. bajt | 4. bajt | Dužina | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 23 | 22 | 21 | 20 | 19 |
18 |
17 | 16 | ||||
| 0 | 0 | 0 | / | / | / |
/ | / | Mem. dir. |
st. | ml. | 4 b |
| 0 | 0 | 1 |
R |
R | R | R | R | Reg. ind. | / | / | 2 b |
| 0 | 1 | 0 | R |
R | R | R | R | Reg. dir. | / | / | 2 b |
| 0 | 1 | 1 | / | / |
/ |
/ | / | PC relativno | st. |
ml. | 4 b |
| 1 | 0 | 0 | / | / |
/ |
/ | / | Neposredno |
st. |
ml. | 4 b |
| 1 | 0 | 1 | R |
R | R | R | R | Reg. ind. sa pom. | st. |
ml. | 4 b |
Operaciona jedinica
- Ovaj zadatak nije rešen. Pomozite SI Wiki tako što ćete ga rešiti.
Memorija
| # |
Adrese u memoriji sa kojih je učitana instrukcija | IR31..24 |
IR23..16 | IR15..8 | IR7..0 | Instrukcija | PC |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1000, 1001, 1002, 1003 | E0 | 00 | 00 | 0A | LD 000Ah |
1004 |
| 2 | 1004, 1005, 1006 | 00 | 10 | 09 | JNZ 1009h | 1007 | |
| 3 | 1009 | A2 | DEC | 100A | |||
| 4 | 100A, 100B, 100C, 100D | E2 | 60 | 00 | 08 | OR (PC+08h) | 100E |
| 5 | 100E | A0 | PUSH | 100F | |||
| 6 | 100F, 1010, 1011 | 40 | 10 | 19 | JMP 1019h | 1012 | |
| 7 | 1019, 101A | E3 | 21 | ROR (R1) | 101B |
| # |
Adrese u memoriji ili registri sa kojih je učitana adresa operanda |
Adrese u memoriji ili registri sa kojih je učitan operand |
Operand | Novi sadržaj registara opšte namene |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 000A, 000B | 1001 | ||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 | 1016, 1017 | F000 | ||
| 5 | ||||
| 6 | ||||
| 7 | 000C, 000D | 00C1 |
| # |
Memorijske adrese kojima se pristupa u ovoj fazi |
Akumulator |
N | Z | V | C | Novi sadržaj registara i memorijskih lokacija koji su promenjeni u ovoj fazi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1001 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 2 | 1001 | 0 | 0 | 0 | 0 | PC = 1009 | |
| 3 | 1000 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 4 | F000 | 1 | 0 | 0 | 0 | ||
| 5 | 2001, 2002 | F000 | 1 | 0 | 0 | 0 | MEM[2001] = F0, MEM[2002] = 00, SP = 2002 |
| 6 | F000 | 1 | 0 | 0 | 0 | PC = 1019 | |
| 7 | 8060 | 0 | 0 | 0 | 1 |