ORT2/K3 Septembar 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 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.

Bit 7 prvog bajta instrukcije je 0 za sve instrukcije skoka. Kod instrukcija uslovnog skoka bit 6 prvog bajta instrukcije je 0, dok god 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) i instrukcija skoka na potprogram (JSR). Bitovima 5 do 0 prvog bajta instrukcije specificira se kod operacije i na osnovu toga su za instrukcije JNZ, JMP i JSR usvojeni kodovi operacije 00000000, 01000000, 01000001, respektivno. Instrukcije JNZ, JMP i JSR se realizuju kao apsolutni skokovi, pri čemu je adresa data drugim i trećim bajtom instruckije. 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), dekrementiranja akumulatora (DEC) 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, DEC i RTS usvojeni kodovi operacija 10100000, 10100001, 10100010 i 10100011, 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) i instrukcija bezuslovnog skoka na sračunatu adresu (JADR). Bitovima 4 do 0 prvog bajta instrukcije specificira se kod operacije za adresne instrukcije. Na osnovu toga su za instrukcije LD, ST, OR, ROR i JADR usvojeni kodovi operacija 11100000, 11100001, 11100010, 11100011 i 11100100 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 indirektno sa pomerajem (regindpom), 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. Registarsko indirektno adresiranje koristi neke od registara opšte namene R0 do R31 specificirane bitovima od 4 do 0 drugog bajta. Dužina instrukcija je 2 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 R31 koji se koristi specificiran je bitovima od 4 do 0 drugog bajta instrukcije. Dužina instrukcije je 4 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 instrukcije 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 instrukcije je 4 bajta.

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

1. Projektovati deo operacione jedinice procesora koja je potrebna da se izvrši (FETCH + ADDR + EXEC) instrukcija JADR (R0)1234h.
2. 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.

Sadržaj dela memorije iz postavke zadatka

LOKACIJA	000A	000B	000C	000D	000E	000F	0010	0011	0012	0013
VREDNOST	10	01	00	C1	21	77	01	10	0A	83
LOKACIJA	1000	1001	1002	1003	1004	1005	1006	1007	1008	1009
VREDNOST	E0	00	10	00	00	09	10	10	E8	A2
LOKACIJA	100A	100B	100C	100D	100E	100F	1010	1011	1012	1013
VREDNOST	E2	60	08	00	A0	40	19	10	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

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	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

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

#	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		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