ARHITEKTURA RAČUNALA 2

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

Zavod za elektroniku, mikroelektroniku, računalne i inteligentne sustave

Upute za 2. laboratorijsku vježbu iz predmeta

ARHITEKTURA RAČUNALA 2

Mikroprogramiranje

Zagreb, 2008.

Uvod Tema vježbe je mirkoprogramiranje. Cilj je upoznavanje s elementarnim operacijama od kojih se sastoje strojne instrukcije i mogućnostima oblikovanja vlastitih strojnih instrukcija oblikovanjem odgovarajucih mikroprograma. Mikroprogramiranje je jedan on dvaju temeljnih načina realizacije upravljačke jedinice procesora (drugi način je sklopovska izvedba). Svaka strojna instrukcija – koja se u kontekstu mikroprogramiranja naziva makroinstrukcijom – predstavljena je jednim mikroprogramom, odnosno nizom mikroinstrukcija. Ove mikroinstrukcije (ili mikroriječi) smještene su u posebnoj, tzv. mikroprogramskoj memoriji ili mikromemoriji koja se nalazi unutar same upravljačke jedinice, dakle unutar procesora. Mikroinstrukcija je, pak, n-bitna riječ koja kodirano predstavlja jednu ili veći broj mikrooperacija. Mikrooperacije su elementarne i nedjeljive operacije koje su izravno sklopovski podržane. Koncept mikroprogramiranja detaljnije je opisan u predavanjima i u knjizi: S. Ribarić: “Naprednije arhitekture mikroprocesora”, Školska knjiga, 1990, (poglavlju 6, “Upravljačka jedinica”). U ovoj vježbi, studenti će, koristeći mikroprogramski simulator, projektirati vlastiti jednostavni procesor s vlastitim skupom od nekoliko instrukcija.

Zadaci Potrebno je proučiti upute za korištenje mikroprogramskog sustava te napisati mikroprograme za dolje navedene strojne instrukcije (ne treba rješavati zadatke iz 6. poglavlja ovih uputa). Prije rješavanja zadataka preporuča se da studenti isprobaju i analiziraju primjere mikroprograma koji su dani u 5. poglavlju ovih uputa. MOVE A,B - kopiranje sadržaja registra A u registar B SUB A,B - oduzimanje sadržaja dvaju registara, rezultat se pohranjuje u B AND A,B - logičko I izmeñu registara A i B, rezultat se pokranjuje u B SHL A - posmak sadržaja registra A u lijevo; bit koji “ispada” odlazi u zastavicu carry ASR - aritmetički posmak (čuva se bit predznaka) sadržaja registra A u desno JPZ # - uvjetni skok na zadanu adresu, ako je zastavica Z postavljena PUSH A - pohranjivanje sadržaja registra A na stog POP A - skidanje podatka sa stoga i njegovo spremanje u registar A CALL # - poziv potprograma RET - povratak iz potprograma Kao rješenje potrebno je modelirati i testirati zadani skup instrukcija na simulatoru te ih kratko dokumentirati. Svaku ostvarenu (makro)instrukciju kratko opisati, navesti njen operacijski kod, te prikazati odgovarajući sadržaj mikroprogramske memorije (adresa, sljedeća adresa, upravljanje zastavicama, mnemonik funkcije, registar, pristup memoriji, opis mikroinstrukcije). U dokumentaciji priložiti ispitne makroprograme i primjere rezultata izvršavanja.