Introdução da memória de programa

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1 Introdução da memória de programa clock dados load_ir instrução IR CE 1xx emória RO endereco Contém instruções (2 bytes) Q enable Contador de Programa (PC) inc_pc Unidade de Controlo OPR B FLGS R Incrementa PC 11 Quais as alterações? Instruções são agora guardadas numa RO Cada instrução é um código de bits Programa: sequência de instruções rmazenadas em endereços consecutivos Endereços da RO: gerados por um contador Quando inc_pc=1, o contador conta Passa a conter o endereço da próxima instrução load_ir é gerado pela unidade de controlo Tendo o programa guardado na memória RO já não é necessário aplicar manualmente as instruções para executar um programa, basta activar o sinal clock 12 - IEEC - FEUP/DEEC 1

2 Ciclo de execução de instruções LODIR Carrega para o registo IR os dados na saída da RO (instrução) (load_ir=1, inc_pc=0, cei=0, selb=x, OPR=x) Incrementa o contador de programa (load_ir=0, inc_pc=1, cei=0, selb=x, OPR=x) I1 Executa a instrução guardada em IR In 1 Novas instruções: saltos O circuito apenas permite executar uma sequência de instruções em endereços consecutivos da memória de programa Para num programa se poder tomar decisões é necessário poder alterar a ordem de execução de instruções Instruções de salto : definem o endereço da próxima instrução a executar Salto incondicional: vai sempre para o endereço indicado Salto condicional: só salta se certa condição se verificar Executar um salto implica redefinir o valor do PC 1 - IEEC - FEUP/DEEC 2

3 Como implementar saltos? O contador de programa tem que poder ser carregado com o endereço da próxima instrução Como especificar esse endereço? O byte a seguir à instrução de salto contém um valor que vai ser adicionado ao valor actual do PC Este valor é um número com sinal entre -12 e +127 Os saltos condicionais dependem de FLGS Por exemplo, só salta se a flag de zero for igual a 1 Como codificar as instruções de salto? Usando um dos códigos de instruções que não servem para nada: por exemplo OV, ou OV Ri, Ri 15 Exemplo de um salto incondicional loop1: OV, R1 DD, R2 OV R, JP loop1 ROL R Quando a instrução JP é executada, PC já tem o endereço seguinte onde está o segundo byte da instrução Para saltar para o destino pretendido, é preciso somar - ao valor actual do PC instrução JP (salto incondicional) é codificada como , que antes significava OV, e não servia para nada Esta instrução é formada por 2 bytes: o código da instrução seguido de um byte que define o valor a somar ao PC para obter o endereço destino 16 - IEEC - FEUP/DEEC

4 clock Suporte para instrução de salto dados emória RO endereco Contém instruções (2 bytes) Q Contador de Programa (PC) instrução I load enable load_ir + load_pc inc_pc IR Unidade de Controlo CE OPR 1xx B FLGS R Incrementa PC 17 Execução da instrução JP LODIR Carrega para o registo IR os dados na saída da RO (load_ir=1, inc_pc=0, cei=0, selb=x, OPR=x, ld_pc=0) Incrementa o contador de programa (load_ir=0, inc_pc=1, cei=0, selb=x, OPR=x, ld_pc=0) J1 Carrega o contador de programa (load_ir=0, inc_pc=0, cei=0, selb=x, OPR=x, ld_pc=1) 1 - IEEC - FEUP/DEEC

5 Exemplo de um salto condicional OV R, loop1: DD R2,R1 SUB R, 1 JNZ loop1 ROL R Quando a instrução JNZ é executada, PC já tem o endereço seguinte onde está o segundo byte da instrução Para saltar para o destino pretendido, é preciso somar - ao valor actual do PC instrução JNZ (salto condicional se a flag zero não for 1) é codificada como (antes significava OV R1,R1 e não servia para nada) Esta instrução é formada por 2 bytes: o código da instrução seguido de um byte que define o valor a somar ao PC para obter o endereço destino 19 Execução da instrução JNZ LODIR Carrega para o registo IR os dados na saída da RO (load_ir=1, inc_pc=0, cei=0, selb=x, OPR=x, ld_pc=0) FZ=1 JNZ1 Incrementa o contador de programa (load_ir=0, inc_pc=1, cei=0, selb=x, OPR=x, ld_pc=0) Incrementa novamente o contador de programa (não salta) (load_ir=0, inc_pc=1, cei=0, selb=x, OPR=x, ld_pc=0) FZ=0 JNZ2 Carrega o contador de programa (salta) (load_ir=0, inc_pc=0,..., ld_pc=1) 10 - IEEC - FEUP/DEEC 5

6 E de onde vem o? ntes, o era colocado à mão Execução automática de instruções O programa não pode ficar à espera de dados O tem que estar armazenado em memória (por exemplo, junto às instruções) Uma solução possível: Todas as instruções que usam o para op2 passam a ocupar 2 bytes, tal como os saltos O segundo byte é o 11 Suporte para carregar o clock dados emória RO endereco Contém instruções (2 bytes) Q Contador de Programa (PC) instrução I load enable load_ir + load_pc inc_pc IR Unidade de Controlo CE OPR 1xx B FLGS R Incrementa PC 12 - IEEC - FEUP/DEEC 6

7 O exemplo anterior com o dado externo dado junto com a instrução OV R, loop1: DD R2,R1 SUB R, 1 JNZ loop1 ROL R Código da instrução Dado a carregar para o registo R Código da instrução Dado a subtrair a R s instruções que usam o (uma constante) para o segundo operando mantêm a codificação anterior mas ocupam 2 bytes O segundo byte é o que é encaminhado para a entrada B da LU 1 Exemplo do diagrama de estados para a instrução OV R, X LODIR Carrega para o registo IR os dados na saída da RO (instrução) (load_ir=1,...) Incrementa o contador de programa (PC) (... inc_pc=1,...) 1 Carrega em o valor na saída da RO (o ) (... ce=1, selb=1xx, OPR=000...) 2 Carrega em R o valor que está em e incrementa PC (... inc_pc=1, ce=1, selb=x, OPR=x...) 1 - IEEC - FEUP/DEEC 7