ОРТ2/К3 2021
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 нижој, а млађи бајт на вишој 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 R15 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 код 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). Битовима 5 до 0 првог бајта инструкције специфицира се код операције и на основу тога су за инструкције JNZ и JMP усвојени кодови операције 00000000 и 01000000, респективно. Инструкције JNZ и JMP се реализују као апсолутни скокови, при чему је адреса дата другим и трећим бајтом инструкције. 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) и декрементирање акумулатора (DEC). Битовима 4 до 0 првог бајта инструкције специфицира се код операције за безадресне инструкције. На основу тога су за инструкције PUSH, POP и DEC усвојени кодови операција 10100000, 10100001 и 10100010, 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), инструкција безусловног скока на срачунату адресу (JADR), инструкција сабирања (ADD) и инструкција одузимања (SUB). Битовима 4 до 0 првог бајта инструкције специфицира се код операције за адресне инструкције. На основу тога су за инструкције LD, ST, OR, ROR, JADR, ADD и SUB усвојени кодови операција 11100000, 11100001, 11100010, 11100011, 11100100, 11100101 и 11100110 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 директно адресирање (regdir), 011-релативно адресирање са померајем (pcrel), 100-непосредно адресирање (immed) и 101-регистарско индиректно са померајем адресирање (regindpom). 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 R15 специфициране битовима од 3 до 0 другог бајта. Бит 4 другог бајта инструкције се не користи. Дужина инструкција је 2 бајта. Регистарско директно адресирање користи неке од регистара опште намене R0 до R15 специфициране битовима од 3 до 0 другог бајта. Бит 4 другог бајта инструкције се не користи. Дужина инструкција је 2 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 инструкција 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 инструкција је 4 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 R15 који се користи специфициран је битовима од 3 до 0 другог бајта инструкције. Бит 4 другог бајта инструкције се не користи. Дужина инструкција је 4 бајта.
Стек расте према вишим меморијским локацијама, а регистар SP указује на последњу заузету меморијску локацију. Процесор нема могућност обраде прекида.
- Пројектовати део операционе јединице процесора која је потребна да се изврши (FETCH + ADDR + EXEC) инструкција JADR 1234h.[1]
- 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.
| ЛОКАЦИЈА | 000A | 000B | 000C | 000D | 000E | 000F | 0010 | 0011 | 0012 | 0013 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ВРЕДНОСТ | 10 | 01 | 00 | C1 | 21 | 77 | 11 | 00 | 0A | 83 |
| ЛОКАЦИЈА | 1000 | 1001 | 1002 | 1003 | 1004 | 1005 | 1006 | 1007 | 1008 | 1009 |
| ВРЕДНОСТ | E0 | 00 | 00 | 0A | 00 | 10 | 09 | 10 | E8 | A2 |
| ЛОКАЦИЈА | 100A | 100B | 100C | 100D | 100E | 100F | 1010 | 1011 | 1012 | 1013 |
| ВРЕДНОСТ | E2 | 60[2] | 00 | 08 | A0 | 40 | 10 | 19 | 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
Кодови операција
| Битови IR31..24 | Класа инструкције | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | |
| 0 | 0 | Код операције |
Условни скок | |||||
| 0 | 1 | Код операције |
Безусловни скок | |||||
| 1 | 0 | 1 | Код операције | Безадресне инструкције | ||||
| 1 | 1 | 1 | Код операције | Адресне инструкције | ||||
| Битови IR31..24 | Инструкција |
2. бајт | 3. бајт | 4. бајт | Дужина | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | |||||
| Условни скок | ||||||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | JNZ | ст. |
мл. | / | 3 б |
| Безусловни скок | ||||||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | JMP | ст. |
мл. | / | 3 б |
| Безадресне инструкције | ||||||||||||
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | PUSH | / | / | / | 1 б |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | POP | / | / | / | 1 б |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | DEC | / | / | / | 1 б |
| Адресне инструкције | ||||||||||||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | LD | Адр. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | ST | Адр. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | OR |
Адр. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | ROR | Адр. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | JADR | Адр. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | ADD | Адр. | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
SUB | Адр. | |||
| Битови IR23..16 | Адресирање |
3. бајт | 4. бајт | Дужина | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 23 | 22 | 21 | 20 | 19 |
18 |
17 | 16 | ||||
| 0 | 0 | 0 | / | / | / |
/ | / | Мем. дир. |
ст. | мл. | 4 б |
| 0 | 0 | 1 |
R |
R | R | R | R | Рег. инд. | / | / | 2 б |
| 0 | 1 | 0 | R |
R | R | R | R | Рег. дир. | / | / | 2 б |
| 0 | 1 | 1 | / | / |
/ |
/ | / | PC релативно | ст. |
мл. | 4 б |
| 1 | 0 | 0 | / | / |
/ |
/ | / | Непосредно |
ст. |
мл. | 4 б |
| 1 | 0 | 1 | R |
R | R | R | R | Рег. инд. са пом. | ст. |
мл. | 4 б |
Операциона јединица
- Овај задатак није решен. Помозите SI Wiki тако што ћете га решити.
Меморија
| # |
Адресе у меморији са којих је учитана инструкција | IR31..24 |
IR23..16 | IR15..8 | IR7..0 | Инструкција | PC |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1000h, 1001h, 1002h, 1003h | E0h | 00h | 00h | 0Ah | LD 000Ah |
1004h |
| 2 | 1004h, 1005h, 1006h | 00h | 10h | 09h | / | JNZ 1009h | 1007h |
| 3 | 1009h | A2h | / | / | / | DEC | 100Ah |
| 4 | 100Ah, 100Bh, 100Ch, 100Dh | E2h | 60h | 00h | 08h | OR (PC+08h) | 100Eh |
| 5 | 100Eh | A0h | / | / | / | PUSH | 100Fh |
| 6 | 100Fh, 1010h, 1011h | 40h | 10h | 19h | / | JMP 1019h | 1012h |
| 7 | 1019h, 101Ah | E3h | 21h | / | / | ROR (R1) | 101Bh |
| # |
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 | / | 000Ah, 000Bh | 1001h | / |
| 2 | / | / | / | / |
| 3 | / | / | / | / |
| 4 | / | 1016h, 1017h | F000h | / |
| 5 | / | / | / | / |
| 6 | / | / | / | / |
| 7 | / | 000Ch, 000Dh | 00C1h | / |
| # |
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 | / | 1001h | 0 | 0 | 0 | 0 | / |
| 2 | / | 1001h | 0 | 0 | 0 | 0 | PC = 1009h |
| 3 | / | 1000h | 0 | 0 | 0 | 0 | / |
| 4 | / | F000h | 1 | 0 | 0 | 0 | / |
| 5 | 2001h, 2002h | F000h | 1 | 0 | 0 | 0 | MEM[2001h] = F0h, MEM[2002h] = 00h, SP = 2002h |
| 6 | / | F000h | 1 | 0 | 0 | 0 | PC = 1019h |
| 7 | / | 8060h | 1 | 0 | 0 | 1 | / |
Напомене
- ↑ На колоквијуму је овде писало меморијско индиректно уместо меморијског директног адресирања, и од студената је тако било и тражено да пројектују. У поставци на страници предмета је промењено на меморијско директно.
- ↑ На колоквијуму је на овом месту писало 30h, и асистенти су касније прошли кроз сале како би напоменули ову грешку. Касније, овај рок је, као једини репрезент овог типа задатка, постављен на страницу предмета, са поменутом грешком.