Быстрый поиск

Реферат: Бакалаврская работа. Программная модель 32-разядной МЭВМ фирмы Motorola

В общем виде запись типовой двухадресной команды на языке ассемблера имеет следующий вид:

COP.x <src>, <dst>

где в качестве COP указывается мнемокод соответствующей команды, а вместо x ставится символ, определяющий разрядность операндов: B - байт, W - слово, L - длинное слово. Если после мнемокода отсутствует символ разрядности, то по умолчанию операндом служит слово.
       Операнды условно обозначаются как <src> - источник, <dst> - приемник, причем в качестве приемника указывается операнд, на месте которого помещается результат операции. При записи конкретных команд в качестве <src>, <dst> указываются символические адреса операндов на языке ассемблера в соответствии с используемым способом их адресации. Для одноадресных команд в поле операндов дается один символический адрес, в безадресных командах адрес операнда в явном виде не задается. При непосредственной адресации вместо указывается значение операнда Im, перед которым ставится префиксный символ #.
  Числа Im, d8, d16, bd, Abs.W, Abs.L в поле операндов могут даваться в различных системах счисления, которые определяются префиксным символом:
  & - десятичное число,
  % - двоичное число,
  @ - восьмеричное число,
  $ - шестнадцатиричное число.
При отсутствии префиксного символа число воспринимается как десятичное.
       С целью повышения производительности в CPU32 организован трехступенчатый конвейер выполняемых команд. Контроль состояния конвейера обеспечивается с помощью выходных сигналов процессора:
  IPIPE# - принимает значение 0 в первом такте выполнения каждой команды в конвейере;
  IFETCH# - принимает значение 0 при загрузке очередной команды в конвейер, а также при освобождении конвейера (отсутствии команд).
       Данные сигналы могут использоваться внешним анализатором для контроля текущего состояния процессора.
  Ниже в этом разделе рассматриваются команды, выполняемые процессором CPU32. В таблицах для каждой команды дан ее синтаксис на языке ассемблера и указана разрядность операндов: фиксированная (указывается числом) или изменяемая (определяется символом B,W,L, который ставится после мнемокода команды). Операнды, адрес которых вычисляется в соответствии с заданным способом адресации, обозначены символами <EA>. При выполнении многих команд для вычисления EA можно использовать только определенные способы адресации.

Команды MOVE, MOVEA и MOVEQ

Команда MOVE, в зависимости от формата её операнда, может перемещать байт, слово или длинное слово из регистра в регистр, между регистром и памятью и между памятью и памятью. Эта команда может также перемещать слово в (из) регистра состояния и длинное слово между пользовательским указателем стека (USP) и регистром адреса. Когда USP определён как операнд, или регистр состояния (SR) - как приёмник операнда, команда становится привилегированной и, следовательно, не может быть выполнена в пользовательском режиме.

Команда MOVEA (move address) предназначена для инициализации адресного регистра. Только слово и длинное слово, как операнды, возможно перемещать непосредственно в адресный регистр. Для операции со словом, операнд-источник перед помещением в регистр адреса переводится в 32-х разрядную сетку с учётом знака.

Команда MOVEQ (move quick) - это укороченная форма команды перемещения непосредственного операнда в регистр данных. Непосредственный операнд ограничен диапазоном от -128 до 127. Под размерностью операции подразумевается длинное слово. Следовательно, 8-битный непосредственный операнд должен быть преобразован в 32-битовый знаковый перед перемещением его в приёмник, которым является регистр данных. Некоторые ассемблеры могут различать три формы: MOVE data, MOVEA и MOVEQ по операндам, т.к. каждая форма определяется своим единственным типом операнда. Для таких ассемблеров некоторые мнемоники команды MOVE могут быть использованы также успешно для MOVEA и MOVEQ, т. к. соответствующие коды операции ассемблируются согласно операнду.

Для иллюстрации работы команды MOVE, присвоим D1=56789ABC, A1=01020304 и CCR=0010001 установим перед выполнением команды. После того, как показанные ниже команды будут выполнены, мы получим следующие результаты:

MOVE #0,CCR На регистр или память нет воздействия,

N=0, Z=0, V=0, C=0, X=0

MOVE.W A1,D1 D1=56780304,

N=0, Z=0, V=0, C=0, X=1

MOVE D1,A1 A1=FFFF9ABC,

N=0, Z=0, V=0, C=1, X=1

MOVE #-10,D1 D1=FFFFFFF6,

N=1, Z=0, V=0, C=0, X=1

Команды MOVEM и MOVEP

Команда MOVEM (move multiple register) переносит слово или длинное слово между списком регистров и последовательно идущими участками памяти. В случае, когда слово перемещают в регистр, каждое слово памяти должно быть преобразовано в 32-х разрядную сетку с учётом знака перед загрузкой в соответствующий регистр. Каждый регистр, участвующий в перемещении, может быть указан в списке и отделён символом "/", возможно также указание в списке начального и конечного регистра, разделенных символом "-". В памяти выделенные регистры всегда располагаются так, что D0 переписывается по младшему адресу, D1 в следующий, ... , затем с A0 по A7, причем A7 записывается в самый верхний адрес памяти. При перемещении регистров в память адрес операнда памяти может определяться в зависимости от управляющего способа адресации или режимом с предекрементом. Для обратного перемещения эффективный адрес может быть определён в зависимости от управляющего способа адресации или режимом с постинкрементом.

Типовое применение команды MOVEM - это запись и восстановление регистров в стек при обращении к подпрограммам. Перед вызовом подпрограммы все регистры могут быть записаны в стек системы посредством выполнения команды

MOVEM.L D0-D7/A0-A6,-(A7)

При возврате в управляющую программу, эти регистры восстанавливаются к своему первоначальному виду командой

MOVEM.L (A7)+,D0-D7/A0-A6

Заметьте, что хотя команда MOVEM.L (A7),D0-D7/A0-A6 будет также восстанавливать содержимое записанных регистров, но указатель стека A7 при этом не будет обновлён с присвоением значения, которое было изначально в вершине стека.

Команда MOVEP (move peripherial data) предназначена для облегчения программного ввода/вывода. Множество интерфейсов ввода/вывода - 8-битные устройства. Для простоты связи между 16-битной адресной шиной и 8-битным устройством ввода/вывода, устройство соединяется с каждым младшим или старшим байтом шины данных. В случае соединения с младшим байтом, все внутренние регистры устройства доступны через последовательность нечётных адресов. В другой конфигурации все внутренние регистры доступны через последовательность чётных адресов. Команда MOVEP может осуществлять ввод/вывод данных из (в) двух (для операции со словом) или четырёх (для операции с длинным словом) последовательно расположенных регистров устройства ввода/вывода. Только косвенный регистровый способ адресации со смещением допускается для определения порта ввода/вывода. На Рис. 14 показаны два примера работы команды MOVEP.

Команды EXG и SWAP

Команда EXG (exchange) осуществляет обмен содержимого двух регистров, в то время как команда SWAP обменивает младшее слово в регистре данных со старшим словом. Подразумевается, что размерность операнда для EXG - длинное слово, для SWAP - слово.

Команды LEA и PEA

Команда LEA (load effective address) перемещает адрес операнда-источника (а не его содержимое) в адресный регистр - приёмник. Следовательно, команда

MOVEA.L #OPER,A1

эквивалентна команде

LEA OPER,A1

Команда PEA (push effective address) записывает адрес операнда-источника в стек системы. Эта команда обычно используется для передачи адресов параметра в подпрограмму через стек. Операндами-источниками для обеих команд LEA и PEA должны быть операнды памяти.

В качестве некоторой иллюстрации к описанным командам, предположим, что мы хотим записать несложную последовательность команд, которая будет перемещать 4 длинных слова из массива ABC в начало массива XYZ. Простая последовательность, выполняющая это, следующая:

MOVE.L ABC,XYZ

MOVE.L ABC+4,XYZ+4

MOVE.L ABC+8,XYZ+8

MOVE.L ABC+12,XYZ+12

Те же действия могут быть выполнены двумя командами:

MOVEM ABC,D0-D3

MOVEM D0-D3,XYZ

Ещё один способ иллюстрируется следующей последовательностью команд:

MOVEA.L #ABC,A1

MOVEA.L #XYZ,A2

MOVE.L (A1)+,(A2)+

В этом способе, использующем постинкрементный способ адресации, одна и та же команда MOVE.L повторяется для перемещения последующих элементов. Следовательно, эта последовательность команд может быть легче преобразована в итерационный цикл для перемещения большого числа элементов между двумя массивами.

Результатом проектирования является программная модель, наиболее точно реализующая все вышеперечисленные особенности микропроцессора MC 68300. Особое внимание уделено способам адресации, в частности программная модель реализует 14 способов адресации предусмотренных в микропроцессоре, возможности ввода данных в различных системах счисления, в частности в системах по основанию 2, 10, 16. Общую структуру программы для наглядности можно представить на рисунке 2: