A Machine Architecture that is Really Intuitive and Easy. Dane: notacja dwójkowa, zapis w kodzie dopełnieniowym

Transkrypt

1 MARIE A Machine Architecture that is Really Intuitive and Easy Słowo 16b Dane: notacja dwójkowa, zapis w kodzie dopełnieniowym od 8000h (- 32,768 = -2^15) do 7FFFh (32,767= 2^15-1) kod dopełnieniowy:negujemy bity liczby bez znaku i dodajemy 1 Np. 23 ->17h-> stąd 23-> >E9h Rozkaz: 4b kod operacji, 12b - adres wszystkie operandy rozkazów są adresami Pamięć: 4096 słów = 4K słów= 16*4096b=8kB

2 MARIE - dane i rozkazy Dane Bit znaku Kod operacji Adres Rozkaz Kod warunku

3 Rejestry 16-bitowe Akumulator (AC) przechowuje dane Rejestr rozkazów (IR) następny rozkaz do wykonania Rejestr buforowy pamięci (MBR) dane z/do pamięci 12-bitowe Licznik rozkazów (PC) adres następnej instrukcji Rejestr adresowy pamięci (MAR) adres danych w pamięci 8-bitowe (to błąd w książce) Rejestr wejściowy (InREG) dane z urządzenia we/wy Rejestr wyjściowy (OutREG) dane do urządzenia we/wy

4 Rejestry 16-bitowe Akumulator (AC) przechowuje dane Rejestr rozkazów (IR) następny rozkaz do wykonania Rejestr buforowy pamięci (MBR) dane z/do pamięci Rejestr wejściowy (InREG) dane z urządzenia we/wy Rejestr wyjściowy (OutREG) dane do urządzenia we/wy 12-bitowe Licznik rozkazów (PC) adres następnej instrukcji Rejestr adresowy pamięci (MAR) adres danych w pamięci

5 Lista rozkazów Kod hex Asembler JnS X Load X Store X Add X Subt X Input Output Halt Skipcond Jump X 1010 A Clear 1011 B AddI X 1100 C JumpI X

6 Opis rozkazów JnS X - ustaw PC na X i skocz do X+1 pozwala wywoływać procedury i podprogramy Load X załaduj M(X) do AC Store X - przechowaj zawartość AC pod adresem X Add X dodaj zawartość M(X) do AC i przechowaj wynik w AC Subt X odejmij M(X) od AC i przechowaj wynik w AC Input wprowadź wartość z klawiatury do AC Output wyprowadź zawartość AC na ekran Halt zakończ program

7 Opis rozkazów (c.d.) Skipcond pomiń następny rozkaz (PC<-PC+1) jeśli: (IR(4:5) = 00 & AC<0) (IR(4:5)=01 & AC=0) (IR(4:5)=10 & AC>0) IR(4:5) = 11 - błąd zastosowanie w pętlach while i wyrażeniach if Jump X załaduj M(X, 4:15) do PC i wykonaj skok Clear wyzeruj AC AddI X dodaj M(M(X)) do AC i przechowaj w AC JumpI X - załaduj M(M(X,4:15), 4:15) do PC i wykonaj skok

8 Asembler (kompilator) dokonuje konwersji z kodu źródłowego w języku asemblera (*.mas) na kod maszynowy (wykonywalny) (*.mex) Adres (hex) Load 104 Add 105 Store 106 Halt 0023 FFE Instrukcja Zawartość pamięci (hex) FFE Program dodający dwie liczby (bez i z etykietami) Adres (hex) X, 104 Y, 105 Z, 106 Instrukcja Load X Add Y Store Z Halt 0023 FFE9 0000

9 Asembler ma dwa przebiegi w pierwszym konstruuje tablicę symboli (*.map) X Y Z w drugim wstawia dane z tablicy symboli Adres (hex) Instrukcja Load X Add Y Store Z Zawartość pamięci (hex)

10 Dyrektywy asemblera: ORG, OCT, DEC, HEX Adres (hex) X, 104 Y, 105 Z, 106 Instrukcja Org 100 Load X Add Y Store Z Halt /koniec OCT 43 DEC -23 HEX 0000

11 Symulator MARIE v1.2 (v1.3.01) Instalacja wymagana java 1.4 (1.4.2) sdk jar xvf MarieSim.jar set CLASSPATH=C:\j2sdk1.4.0_01\marie kod źródłowy: MarieSource.jar Działanie symulatora edycja (edit) kodu źródłowego (*.mas) asemblacja do pliku *.mex; listing z asemblacji w pliku *.lst ładowanie (load) z pliku *.mex wykonanie (run): praca krokowa (step), punkty przerwań (breakpoints) tablica symboli (symbol map) w pliku *.map zrzut pamięci (core dump) do pliku *.dmp

12 Symulator MARIE (1)

13 Symulator MARIE (2)

14 Przykład 1 ORG 100 /Przykład sumowanie pięciu liczb Load Addr /Wczytaj adres pierwszej dodawanej liczby Store Next /Zachowaj ten adres jako nasz wskaźnik Next Load Num /Wczytaj liczbę elementów do zsumowania Subt One /Zmniejsz wartość o 1 Store Ctr /Zachowaj ten adres w Ctr. Będzie ona kontrolowała pętlę Clear /Wyczyść AC Loop, Load Sum /Wczytaj Sum do AC AddI Next /Dodaj wartość, na którą wskazuje lokalizacja Next Store Sum /Zachowaj tę sumę Load Next /Wczytaj Next Add One /Zwiększ ją o 1, tak aby wskazywała na następny adres Store Next /Zachowaj ją w naszym wskaźniku Next Load Ctr /Wczytaj zmienną sterującą pętli Subt One /Odejmij jeden od zmiennej sterującej pętli Store Ctr /Zapisz tę nową wartość w zmiennej sterującej pętli Skipcond 000 /Jeśli zmienna sterująca < 0, pomiń następną instrukcję Jump Loop /W przeciwnym przypadku przejdź do Loop Halt /Zakończ program Addr, Hex 118 /Liczby, które mają być zsumowane zaczynają się od adresu 118 Next, Hex 0 /Wskaźnik do następnej liczby do zsumowania Num, Dec 5 /Liczba wartości, które trzeba dodać Sum, Dec 0 /Suma Ctr, Hex 0 /Zmienna sterująca pętli One, Dec 1 /Wykorzystywana do zwiększania i zmniejszania wartości o 1 Dec 10 /Wartości, które mają być zsumowane Dec 15 Dec 20 Dec 25

15 Przykład 2 ORG 100 /Przykład Konstrukcja if/else If, Load X /Wczytaj pierwszą wartość Subt Y /Odejmij wartość Y i zachowaj wynik w AC Skipcond 400 /Jeśli AC=0, pomiń następną instrukcję Jump Else /Jeśli AC nie jest równe 0, skocz do części Else Then, Load X /Ponownie wczytaj X, aby można było podwoić jego wartość Add X /Podwój wartość X Store X /Zapisz nową wartość Jump Endif /Przeskocz nad częścią Else do końca If Else, Load Y /Rozpocznij część Else, wczytując Y Subt X /Odejmij X od Y Store Y /Zapisz w Y wartość Y-X Endif, Halt /Zakończ program X, Dec 12 /Wartość X Y, Dec 20 /Wartość Y

16 Przykład 3 Loop, ORG Load Store JnS Store Load Store 100 /Przykład procedura X /Wczytaj pierwszą liczbę, którą należy podwoić Temp /Użyj Temp w charakterze parametru, za pośrednictwem /którego zostanie przekazana wartość do Subr Subr /Zachowaj adres powrotny, skocz do procedury X /Zapisz pierwszą podwojoną liczbę Y /Wczytaj drugą liczbę, którą należy podwoić Temp /Użyj Temp w charakterze parametru, za pośrednictwem /którego zostanie przekazana wartość do Subr Subr /Zachowaj adres powrotny, skocz do procedury JnS Store Y /Zapisz drugą podwojoną liczbę Halt /Zakończ program X, DEC 20 /Wartość X Y, DEC 48 /Wartość Y Temp, DEC 0 /Obszar roboczy Subr, HEX 0 /Przechowaj adres powrotny w tym miejscu Clear Load Add JumpI END /Wyczyść AC, ponieważ był on zmodyfikowany przez JnS Temp /Podprocedura podwajająca liczby Temp /AC przechowuje teraz podwojoną wartość Temp Subr /Wróć do wywołującego kodu