ORT2/K3 Februar 2021

Ovaj rok nije rešen. Pomozite SI Wiki tako što ćete ga rešiti.

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 višoj, a mlađi bajt na nižoj 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 3 bajta, akumulator A dužine 2 bajta, prihvatni registar podatka B dužine 2 bajta, registri opšte namene R0 do R3 dužine 2 bajta, programska statusna reč PSW dužine 1 bajt. Programska statusna reč PSW sadrži bitove N, Z, C i V koji se ažuriraju prilikom rada procesora. Instrukcije su dužine 1, 2 ili 3 bajta.

Bitovi 7, 6 i 5 prvog bajta instrukcije je 000 za sve instrukcije skoka. Kod instrukcije uslovnog skoka bit 4 prvog bajta instrukcije je 0, dok kod instrukcija bezuslovnog skoka bit 4 prvog bajta instrukcije je 1. Instrukcija uslovnog skoka je instrukcija uslovnog skoka ukoliko je rezultat negativan (BN) i instrukcije bezuslovnog skoka su instrukcija bezuslovnog skoka (JMP) i instrukcija skoka na potprogram JSR. Bitovima 3 do 0 prvog bajta instrukcije specificira se kod operacije i na osnovu toga su za instrukcije BN, JMP i JSR usvojeni kodovi operacije 00000000, 00010000 i 00010001, respektivno. Instrukcije JMP i JSR se realizuju kao apsolutni skokovi, pri čemu je adresa data drugim i trećim bajtom instrukcije. Dužina instrukcija je 3 bajta. Instrukcija BN se realizuje kao relativni skok u odnosu na tekuću vrednost programskog brojača PC, a pomeraj je 8 bitna celobrojna veličina sa znakom data drugim bajtom instrukcije. Dužina instrukcije je 2 bajta.

Bitovi 7, 6 i 5 prvog bajta instrukcije je 001 za sve bezadresne instrukcije. Bezadresne instrukcije su instrukcije stavljanja sadržaja akumulatora na stek (PUSH), punjenja akumulatora sadržajem sa steka (POP) i instrukcija komplementiranja sadržaja akumulatora (NOT). Bitovima 4 do 0 prvog bajta instrukcije specifira se kod operacije za bezadresne instrukcije. Na osnovu toga su za instrukcije PUSH, POP i NOT usvojeni kodovi operacija 00100000, 00100001 i 00100010, respektivno. Dužina instrukcija je 1 bajt.

Bitovi 7, 6 i 5 prvog bajta instrukcije imaju vrednosti od 010 do 111 za adresne instrukcije. Adresne instrukcije su instrukcija prenosa u akumulator (LD), instrukcija prenosa iz akumulatora (ST), instrukcija aritmetičkog pomeranja udesno za jedno mesto (ASR), instrukcija upoređivanja akumulatora sa operandom (CMP), instrukcija sabiranja (ADD) i instrukcija oduzimanja (SUB). Na osnovu toga su za instrukcije LD, ST, ASR, CMP, ADD i SUB usvojeni kodovi operacija 010, 011, 100, 101, 110 i 111, respektivno. Dužina instrukcija je 2 ili 3 bajta i zavisi od specifičnog načina adresiranja.

Načini adresiranja su specificirani bitovima 4, 3 i 2 prvog bajta instrukcije i to na sledeći način: 000-memorijsko direktno adresiranje (memdir), 001-memorijsko indirektno adresiranje (memind), 010-registarsko direktno adresiranje (regdir), 011-registarsko indirektno adresiranje (regind), 100-relativno adresiranje sa pomerajem (pcrel), 101-neposredno adresiranje (immed) i 110-registarsko indirektno adresiranje sa preinkrementiranjem (preincr). Kod memorijskog direktnog i memorijskog indirektnog adresiranja 16 bitna adresa memorijske lokacije je data drugim i trećim bajtom instrukcije. Bitovi 1 i 0 prvog bajta instrukcije se ne koriste. Dužina instrukcije je 3 bajta. Registarsko direktno, registarsko indirektno i registarsko indirektno adresiranje sa preinkrementiranjem koriste neke od registara opšte namene R0 do R3 specificirane bitovima 1 i 0 prvog bajta. Dužina instrukcija je 1 bajt. Kod relativnog adresiranja sa pomerajem drugi bajt instrukcije sadrži 8 bitni pomeraj koji je dat kao celobrojna veličina sa znakom. Bitovi 1 i 0 prvog bajta instrukcije se ne koriste. Dužina instrukcija je 2 bajta. Kod neposrednog adresiranja 16 bitni operand dat je drugim i trećim bajtom instrukcije. Bitovi 1 i 0 prvog bajta instrukcije se ne koriste. Dužina instrukcija je 3 bajta.

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

1. Projektovati deo operacione jedinice procesora (faze: FETCH, ADDR i EXEC) koja je potrebna da se izvrši instrukcija CMP +(R0). Crtati samo neophodne komponente koje su potrebne za izvršavanje navedene instrukcije.
2. Dati su početni sadržaji registara i indikatora: PC=1000h, SP=2000h, ACC=FFF7h, R0=0000h, R1=0001h, R2=0002h, R3=0003h, N=1, 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	0000	0001	0002	0003	0004	0005	0006	0007	0008	0009
VREDNOST	07	FF	00	00	21	77	11	00	0A	83
LOKACIJA	1000	1001	1002	1003	1004	1005	1006	1007	1008	1009
VREDNOST	60	00	00	D4	F6	FF	00	0C	D4	F6
LOKACIJA	100A	100B	100C	100D	100E	100F	1010	1011	1012	1013
VREDNOST	FF	30	00	08	A0	40	10	19	00	52
LOKACIJA	1014	1015	1016	1017	1018	1019	101A	101B	101C	101D
VREDNOST	22	E9	84	02	00	11	00	30	E8	E8

Rešenje

Memorija

#	Adrese u memoriji sa kojih je učitana instrukcija	IR31..24	IR23..16	IR15..8	IR7..0	Instrukcija	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

#	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
2			FFF6
3
4
5			0001	R1 = 0001
6	0002,0003	0000,0001	FFF7
7

#	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	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