Ο ΥΠΟΘΔΤΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗΣ ΜΙΦ 1009

Transcript

1 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Ο ΥΠΟΘΔΤΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗΣ ΜΙΦ Γηαηί Yπνζεηηθόο Yπνινγηζηήο Η Aξρηηεθηνληθή ηνπ ΜΙΥ Πεξηγξαθή ηνπ Bαζηθνύ πλόινπ Δληνιώλ Γηαδηθαζία ύληαμεο Πξνγξάκκαηνο Γιώζζαο Μεραλήο Κύθινο Αλάθιεζεο - Δθηέιεζεο Δληνιήο Τπνινγηζκόο ηεο Πξαγκαηηθήο Γηεύζπλζεο... 98

2 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Γηαηί ππνζεηηθόο ππνινγηζηήο Η νξγάλσζε θαη ε αξρηηεθηνληθή ελόο ηππηθνύ ππνινγηζηή γίλεηαη πεξηζζόηεξν θαηαλνεηή όηαλ ρξεζηκνπνηεζεί ζαλ εξγαιείν έλαο ππνζεηηθόο ππνινγηζηήο αλ ηέηνην δηαιέμακε ηνλ ππνζεηηθό ππνινγηζηή ΜΙΥ Ο ππνινγηζηήο ΜΙΥ παξνπζηάζηεθε ην 1988 θαη ρξεζηκεύεη από ηόηε ζαλ εξγαιείν γηα ηε δηδαζθαιία καζεκάησλ πνπ έρνπλ ζρέζε κε ηελ νξγάλσζε θαη ηελ αξρηηεθηνληθή ησλ ππνινγηζηώλ θαζώο θαη ηελ παξνπζίαζε γεληθώλ αιγνξίζκσλ πνπ γξάθνληαη ζε γιώζζα Assembly. Μηα ηέηνηα ιύζε, απαιιάζζεη ηε δηδαζθαιία από ηηο ηδηαηηεξόηεηεο πνπ παξνπζηάδεη θάζε ππνινγηζηήο ρσξίο λα αθαηξεί ηίπνηε από ηελ πιεξόηεηα ηεο. Αλ θαη ν ρξήζηεο κηαο ηέηνηαο κεραλήο δελ ζα έρεη πνηέ ηελ επθαηξία λα ηελ δεη λα ιεηηνπξγεί πξαγκαηηθά, ελ ηνύηνηο ν ΜΙΥ είλαη ηόζν όκνηνο κε ηνπο πξαγκαηηθνύο ππνινγηζηέο πνπ θπθινθνξνύλ, ώζηε ν γλώζηεο ηεο δνκήο θαη ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ κπνξεί ακέζσο λα πξνζαξκνζηεί ζε νπνηνδήπνηε ππνινγηζηή. Ο ΜΙΥ είλαη επηλόεζε ελόο δηάζεκνπ επηζηήκνλα ζηνλ ρώξν ησλ ππνινγηζηώλ ηνπ D. E. Knuth, ν νπνίνο κεηαμύ ησλ άιισλ, έγξαςε θαη έλα ηξίηνκν έξγν κε ηίηιν " The art of Computer Programming" ην νπνίν ζεσξείηαη θιαζζηθό. ην έξγν απηό όινη νη αιγόξηζκνη (general, sorting, searching, seminumerical) πεξηγξάθνληαη ζηε ζπκβνιηθή γιώζζα κεραλήο ηνπ ΜΙΥ. Με ηελ ελέξγεηά ηνπ απηή ν ζπγγξαθέαο πέηπρε δύν πξάγκαηα: Οη αιγόξηζκνη λα παξακείλνπλ αλαγλώζηκνη όηαλ ζα έρνπλ εμαθαληζηεί όινη νη πξαγκαηηθνί ππνινγηζηέο ηεο επνρήο ηνπ ζπγγξαθέα. Αλ νη αιγόξηζκνη ηνπ έξγνπ " The art of Computer Programming" γξαθόηαλ ζε ζπκβνιηθή γιώζζα κηαο πξαγκαηηθήο κεραλήο, π.ρ ΙΒΜ 360/370, όπσο ζπλεζηδόηαλ ηελ επνρή πνπ γξάθηεθε ην έξγν, ζήκεξα ζα ήηαλ δύζθνια θαηαλνεηνί θαη ζα έπξεπε λα μαλαγξαθνύλ. Καηαλόεζε ησλ αιγνξίζκσλ, γηαηί ε γιώζζα κεραλήο ελόο ππνζεηηθνύ ππνινγηζηή είλαη πάληα πνην απιή θαη θαηαλνεηή από απηήλ ελόο πξαγκαηηθνύ ππνινγηζηή. Ο αλαγλώζηεο αθνκνηώλεη ηηο απαξαίηεηεο γλώζεηο, ρσξίο λα ράλεηαη ζηνλ ιαβύξηλζν ησλ ιεπηνκεξεηώλ πνπ ζπλνδεύνπλ ηελ νξγάλσζε κηαο πξαγκαηηθήο κεραλήο. Αιιά θαιύηεξα αο αθήζνπκε ηνλ ίδην ηνλ ζπγγξαθέα λα καο εμεγήζεη ηνπο ιόγνπο πνπ ηνλ νδήγεζαλ ζε απηή ηελ απόθαζε. ηελ εηζαγσγή έξγνπ ηνπ ν ζπγγξαθέαο αλαθέξεη: " Όηαλ αποθάζηζα λα γράυφ ηο παραπάλφ έργο έπρεπε λα απαληήζφ ζηελ ερώηεζε, ποηα ζσκβοιηθή γιώζζα κεταλής λα τρεζηκοποηήζφ; Αλ επέιεγα ηε γιώζζα κίας ζσγθεθρηκέλες κεταλής Χ, ηόηε οη άλζρφποη ποσ δελ τρεζηκοποηούζαλ ηελ κεταλή Χ, ζα σπέζεηαλ όηη ηο έργο κοσ απεσζύλεηαη κόλο ζε ασηούς ποσ ηελ τρεζηκοποηούλ. Επί πιέολ ε κεταλή Χ ζα είτε έλα ζφρό ηδηαηηερόηεηες ποσ δελ ζα αθορούζαλ ηολ ζθοπό ηοσ βηβιίοσ κοσ. Επίζες ζε δύο τρόληα ο θαηαζθεσαζηής ηες κεταλής Χ ζα

3 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ παροσζίαδε ηελ κεταλή Χ+1 ή ηε κεταλή 10Χ, θαη θαλέλας ποηα δελ ζα ελδηαθερόηαλ γηα ηε κεταλή Χ." Σν κεηνλέθηεκα πνπ έρεη ε δηδαζθαιία ηνπ πξνγξακκαηηζκνύ ζπζηεκάησλ κε ηε βνήζεηα ππνζεηηθήο κεραλήο είλαη ε έιιεηςε πξαθηηθήο άζθεζεο. Αιιά θαη απηό είλαη εύθνιν λα μεπεξαζηεί, όπσο ζα δείηε παξαθάησ. Πξάγκαηη, γηα ηνλ ΜΙΥ 1009, νη θνηηεηέο ηνπ ηκήκαηνο Πιεξνθνξηθήο ηνπ Σ.Δ.Ι Θεζζαινλίθεο, θαηαζθεύαζαλ έλαλ πξνζνκνησηή (Simulator), ν νπνίνο κεηαηξέπεη έλαλ νπνηνδήπνηε πξαγκαηηθό ππνινγηζηή ζε ΜΙΥ. Με ην πξνζνκνησηή ( πξόγξακκα ζε αλώηεξε γιώζζα πξνγξακκαηηζκνύ) ν πξνγξακκαηηζηήο "αηζζάλεηαη" ζαλ λα έρεη κπξνζηά ηνπ έλαλ πξαγκαηηθό ΜΙΥ ππνινγηζηή. 4.2 Η Aξρηηεθηνληθή ηνπ ΜΙΦ Όπσο είπακε θαη πην πάλσ, ε δνκή ηνπ ΜΙΥ θαη ησλ κνλάδσλ ηνπ είλαη όκνηα κε ηε δνκή ελόο ηππηθνύ ππνινγηζηή. Η θεληξηθή κλήκε ηνπ ΜΙΥ απνηειείηαη από 4000 ζέζεηο ή ιέμεηο ζηηο νπνίεο κπνξνύκε λ' απνζεθεύζνπκε εληνιέο ή δεδνκέλα. ηα θείκελα πνπ αθνινπζνύλ ζα ρξεζηκνπνηνύκε ηνπο όξνπο ιέμε θαη ζέζε κλήκεο, αδηάθξηηα. Κάζε ζέζε κλήκεο απνηειείηαη από 31 bits. Κάζε ζέζε ρσξάεη επίζεο 5 ραξαθηήξεο ησλ 6 bits. Γηα ιόγνπο ζπληνκίαο ζα απνθαινύκε ηνπο ραξαθηήξεο ησλ 6 bits, bytes(αλ θαη γλσξίδνπκε όηη byte ζεκαίλεη νθηάδα). Σν αξηζηεξό bit ρξεζηκεύεη γηα ηελ απνζήθεπζε ηνπ πξόζεκνπ ζηελ πεξίπησζε πνπ ζηε ζέζε απνζεθεύνπκε έλαλ αξηζκό. Σα bits αξηζκνύληαη από 0 έσο 30 από ηα αξηζηεξά πξνο ηα δεμηά. Σα bytes αξηζκνύληαη από 1 έσο 5 από αξηζηεξά πξνο ηα δεμηά. Καηαρξεζηηθά ην bit 0 πνπ πεξηέρεη ην πξόζεκν ζ' αλαθέξεηαη ζαλ byte 0 ( ζρήκα 4.1) Bits Bytes Σρήκα 4.1 Γνκή κηαο ζέζεο κλήκεο ηνπ ΜΙΥ Οη βαζηθνί Καηαρσξεηέο είλαη: Καηαρσξεηήο δηεπζύλζεσλ κλήκεο (MAR - Memory Address Register). Δίλαη έλαο Καηαρσξεηήο κε κήθνο 2 bytes, ν νπνίνο πεξηέρεη ηελ δηεύζπλζε ηεο ζέζεο κλήκεο ζηελ νπνία πξόθεηηαη λα δηαβάζνπκε ή λα γξάςνπκε. Καηαρσξεηήο απνζήθεπζεο δεδνκέλσλ (MDR - Memory Data Register or MBR Memory Buffer Register). Πεξηέρεη ην πεξηερόκελν κηαο δηεύζπλζεο ην νπνίν δηαβάδεηαη από ηε κλήκε ή γξάθεηαη ζ' απηήλ. Έρεη κήθνο 5 bytes ζπλ ην πξόζεκν. Απαξηζκεηήο εληνιώλ (PC - Program Counter). Πεξηέρεη ηελ δηεύζπλζε ηεο εληνιήο πνπ πξόθεηηαη λα εθηειεζηεί. 'Δρεη κήθνο 2 bytes.

4 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Καηαρσξεηήο εληνιώλ (IR - Instruction Register). Πεξηέρεη ηε εληνιή ε νπνία πξόθεηηαη λα εθηειεζηεί από ηελ ALU. 'Έρεη κήθνο 5 bytes ζπλ ην πξόζεκν. Παξαηεξνύκε όηη ν MDR θαη ν IR έρνπλ κήθνο ίζν κε κηα ζέζε κλήκεο, κηα θαη από απηνύο πεξλνύλ νη εληνιέο θαη ηα δεδνκέλα από θαη πξνο ηε κλήκε. Οη θαηαρσξεηέο PC θαη MAR, έρνπλ ην ίδην κήθνο γηαηί πεξηέρνπλ κόλν δηεπζύλζεηο. Σν κήθνο ηνπο είλαη 2 bytes. Γηαηί όκσο 2 θαη όρη 3 ή 1; Η απάληεζε έρεη λα θάλεη κε ην ζρεδηαζκό ηνπ ΜΙΥ θαη κε ην κέγηζην κήθνο ηεο κλήκεο πνπ κπνξεί λα εμππεξεηήζεη. Ο ζρεδηαζηήο ηνπ ΜΙΥ απνθάζηζε ην κέγηζην κήθνο ηεο κλήκεο λα θηάλεη ζε 4000 ζέζεηο, άξα ρξεηάδνληαη 12 bits (212 = 4096) γηα λα έρνπκε δηεπζύλζεηο απηήο ηεο ηάμεο κεγέζνπο. Πέξα από ηνπο 4 εζσηεξηθνύο θαηαρσξεηέο ν ΜΙΥ πεξηέρεη θαη 9 θαηαρσξεηέο εξγαζίαο. Βαζηθνί θαηαρσξεηέο είλαη ν θαηαρσξεηήο Α, ή ζπζζσξεπηήο (Accumulator) θαη ν θαηαρσξεηήο Υ ή θαηαρσξεηήο επέθηαζεο (Extension Register). Καη νη δύν έρνπλ κήθνο 5 bytes ζπλ πξόζεκν θαη ζπκβνιίδνληαη κε ra θαη rx αληίζηνηρα. Έρνπκε επίζεο έμε (6) θαηαρσξεηέο δεηθηώλ (Ιndex registers) κε νλόκαηα Ι1, Ι2, Ι3, Ι4, Ι5, Ι6 θαη κήθνο 2 byte ζπλ πξόζεκν. πκβνιίδνληαη κε rι1, rι2, rι3, rι4, rι5, θαη rι6 αληίζηνηρα. Σέινο έρνπκε ηνλ θαηαρσξεηή αιιαγήο ξνήο (Jump register) πνπ έρεη κήθνο 2 bytes θαη ζπκβνιίδεηαη κε rj. Ο ΜΙΦ δελ έρεη θαηαρσξεηή ζσξνύ (stack register), PSR (Program status register) θαη PSW (Program Status Word). Η έιιεηςε απηώλ ησλ ζεκαληηθώλ θαηαρσξεηώλ θαη ησλ ελεξγεηώλ πνπ θξύβνληαη πίζσ από απηνύο γηα ηνπο( π.ρ pop, push) δελ δεκηνπξγεί αμεπέξαζηα πξνβιήκαηα, απιώο δνπιείεο ησλ πξνγξακκάησλ ζπζηήκαηνο πξέπεη λα ηηο αλαιάβεη ν πξνγξακκαηηζηήο. Ο ΜΙΥ δηαζέηεη επίζεο θαη δύν ζεκαηνδόηεο ή ζεκαίεο(flags). Σνλ ζεκαηνδόηε ππεξρείιηζεο (Overflow flag) θαη ηνλ ζεκαηνδόηε ζύγθξηζεο (comparison flag). Ο πξώηνο ζπκβνιίδεηαη κε Τ θαη παίξλεη δύν ηηκέο ΟΝ/OFF θαη ν δεύηεξνο ζπκβνιίδεηαη κε θαη πεξηιακβάλεη ηξεηο θαηαζηάζεηο: LESS (κηθξόηεξν), EQUAL (ίζν) θαη GREATER (κεγαιύηεξν). Η ρξήζε ησλ 9 θαηαρσξεηώλ εξγαζίαο θαη ησλ δύν ζεκαηνδνηώλ ζα θαλεί όηαλ πεξηγξάςνπκε ηελ ιεηηνπξγία ησλ εληνιώλ ηεο γιώζζαο κεραλήο. ην ζρήκα 4.2 δίλνπκε ην ζθαξίθεκα ηνπ ΜΙΥ. Οη αθέξαηνη αξηζκνί παξηζηάλνληαη ζηνλ ΜΙΥ κε ηελ παξάζηαζε πξόζεκν-κέγεζνο. Σν bit 0 πεξηέρεη ην πξόζεκν (0 γηα ηνπο ζεηηθνύο, 1 γηα ηνπο αξλεηηθνύο αθέξαηνπο) θαη ην ππόινηπν κέξνο ηεο ζέζεο (bit 1-30) πεξηέρεη ην κέγεζνο ηνπ αξηζκνύ ζην δπαδηθό ζύζηεκα. Ο κεγαιύηεξνο αθέξαηνο (θαη' απόιπηε ηηκή) πνπ κπνξνύκε λα απνζεθεύζνπκε ζε κηα ζέζε είλαη ν = 1,073,741,823. Ο κεγαιύηεξνο αξηζκόο πνπ κπνξεί λα ρσξέζεη ζε έλα (1) byte είλαη ν 63 ζε δύν (2) bytes είλαη ν 4,095 ζε ηξία (3) bytes είλαη ν 262,143

5 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ζε ηέζζεξα (4) bytes είλαη ν 16,777,215 θαη ζε πέληε (5) bytes είλαη ν 1,073,741,823. Από ηνλ παξαπάλσ πίλαθα κπνξνύκε λα ζπκπεξάλνπκε όηη ην εύξνο ησλ ηηκώλ ελόο θαηαρσξεηή δείθηε είλαη ( -4095, +4095), ελώ αληίζηνηρα ην εύξνο ησλ ηηκώλ ηνπ rj είλαη (0, 4095). PC (12 bits) MAR(12 bits) r J (12 bits) r I1 (13 bits) r I2 Κςπία Μνήμη Απιθμηηική και λογική Μονάδα r A (31 bits) r X r I3 r I4 Διεςθύνζειρ : θέζειρ ΣΣ ΣΤ ri5 Μηκόρ θέζηρ: 31 bits r I6 MDR (31 bits) IR (31 bits) Μονάδα Ελέγσος Μονάδερ Ειζόδος/εξόδος Φαμηλήρ Τασύηηηαρ Character Devices 80 Char.(input) 120 Char. (Output) και Υτηλήρ Τασύηηηαρ Block Devices Block = 400 words Σρήκα 4.2 Ο ππνινγηζηήο ΜΙΥ Οη πξαγκαηηθνί αξηζκνί παξηζηάλνληαη κε ηελ κέζνδν θηλεηήο ππνδηαζηνιήο. ην bit 0 έρνπκε ην πξόζεκν ηνπ αξηζκνύ, ζην byte 1 έρνπκε ηνλ εθζέηε Δ (κε ππεξβνιή 32) θαη κε βάζε ην 64. ηα bytes 2 έσο 5 έρνπκε ην θιαζκαηηθό κέξνο (mantissa) θαλνληθνπνηεκέλν. Μηα ζέζε κλήκεο πνπ πεξηέρεη έλαλ αξηζκό θηλεηήο ππνδηαζηνιήο έρεη ηελ παξαθάησ εηθόλα: Bits + - E F1 F2 F3 F4

6 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ θαη πεξηέρεη ηνλ αξηζκό + 0.F1F2F3F4 x 64E-32 όπνπ F1, F2, F3, F4 είλαη ςεθία ηνπ αξηζκεηηθνύ ζπζηήκαηνο κε βάζε 64 θαη παξηζηάλνπλ ην θιαζκαηηθό κέξνο ηνπ αξηζκνύ. Ο αξηζκόο θηλεηήο ππνδηαζηνιήο είλαη θαλνληθνπνηεκέλνο αλ είλαη κεδέλ ή αλ F1 είλαη δηάθνξν ηνπ κεδελόο. Η παξάζηαζε απηή επηηξέπεη αξηζκνύο κε κεγέζε πνπ θπκαίλνληαη από έσο , δειαδή από έσο θαη κε αθξίβεηα πέληε ή έμε δεθαδηθώλ ςεθίσλ. Ο ππνινγηζηήο ΜΙΥ είλαη ζρεδηαζκέλνο λα δέρεηαη δηάθνξα είδε από Ι/Ο κνλάδεο θαη ε κεηξηθή ηνπ κπνξεί λα δερζεί κέρξη θαη 20 από απηέο. Κάζε κνλάδα έρεη θσδηθό αξηζκό από 0 έσο 19. πλήζσο κηθξόηεξν θσδηθό αξηζκό έρνπλ νη κνλάδεο πςειήο ηαρύηεηαο. Ο ΜΙΥ δέρεηαη καγλεηηθνύο δίζθνπο, καγλεηηθέο ηαηλίεο, CD-ROM, εθηππσηή, θαη έλα ηεξκαηηθό ζε RS-232 ζύξα. Οη κνλάδεο πςειήο ηαρύηεηαο κεηαθέξνπλ θαη απνζεθεύνπλ ηηο πιεξνθνξίεο ζε εγγξαθέο (Records) ζηαζεξνύ κήθνπο 100 ιέμεσλ κλήκεο (Block devices). Αληίζεηα νη κνλάδεο ρακειήο ηαρύηεηαο κεηαθέξνπλ ηηο πιεξνθνξίεο ραξαθηήξα -ραξαθηήξα (Character devices) Σν ηεξκαηηθό κπνξεί λα δηαβάζεη records (γξακκέο αλάγλσζεο) κήθνπο 16 ιέμεσλ (80 ραξαθηήξεο) θαη ν εθηππσηήο λα ηππώζεη records (γξακκέο) κήθνπο 24 ιέμεσλ (120 ραξαθηήξεο). Ο ΜΙΥ δελ ρξεζηκνπνηεί θαλέλα από ηα γλσζηά ζπζηήκαηα θσδηθνπνίεζεο ραξαθηήξσλ. ηνλ πίλαθα 4.1 παξνπζηάδνπκε ην ζύλνιν ραξαθηήξσλ ηνπ ΜΙΥ. Υα ξ ΜΙ Υ Υα ξ ΜΙ Υ Υα ξ ΜΙ Υ Υα ξ ΜΙ Υ Υα ξ ΜΙ Υ SP 00 Μ 16 Τ 34 ( 52 Γ 70 A 01 N 17 Z 35 ) 53 Δ 71 Β 02 O Λ 72 C 03 P Ξ 73 D 04 Q * 56 Σ 74 E 05 R / 57 Ψ 75 F 06 Φ = 60 Ω 76 G 07 Π $ H 10 S < 62 I 11 T > 63 Θ 12 U J 13 V ; 65 K 14 W : 66 L 15 X 33, Πίλαθαο 4.1 ύλνιν ραξαθηήξσλ ηνπ ΜΙΥ.

7 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ηελ αξρηθή έθδνζε ηνπ ΜΙΥ νη ραξαθηήξεο θάιππηαλ θαη κέρξη ηνλ θσδηθό 67. Παξαηεξνύκε όηη έρνπκε πεξηζώξην λα θσδηθνπνηήζνπκε θαη άιινπο 8 ραξαθηήξεο. Κάλνπκε ινηπόλ κηα πξνζζήθε ησλ ραξαθηήξσλ Γ, Γ, Λ, Ξ,, Φ, Χ κε θσδηθνύο 70,71, 73, 74, 75, 76 (νη θσδηθνί είλαη ζην νθηαδηθό) θαη εκπινπηίδνπκε ην ζύλνιν ησλ ραξαθηήξσλ ηνπ ΜΙΥ θαη κε ην Διιεληθό αιθάβεην. Μηα ηέηνηα πξνζζήθε ζεκαίλεη απηόκαηα θαη ηελ πξνζζήθε θαη λέσλ πιήθηξσλ (πάληα ππάξρνπλ θελά) ζηα πιεθηξνιόγηα. Η πξνζζήθε απηή δελ ζεκαίλεη όηη ν ΜΙΥ κπνξεί λα ηαμηλνκήζεη νλόκαηα ή ιέμεηο ζηα ειιεληθά (γηαηί ;). Ο θσδηθόο 77 δελ ρξεζηκνπνηείηαη Τα πεδία κηαο ζέζεο κλήκεο Ο MIX είλαη έλαο word addressable ππνινγηζηήο, δειαδή ζε θάζε δηεύζπλζε αληηζηνηρεί θαη κηα ζέζε κλήκεο. Δπίζεο ππάξρεη έλαο κεραληζκόο κε ηνλ νπνίν κπνξνύκε λα πξνζπειάζνπκε ην νπνηνδήπνηε byte ή νκάδα γεηηνληθώλ bytes ζε κηα ζέζε κλήκεο. Οη πεξηζζόηεξεο εληνιέο ηεο γιώζζαο κεραλήο ηνπ ΜΙΥ επηηξέπνπλ θαη ελέξγεηεο ζηα πεδία κηαο ζέζεο. Μπνξνύκε δειαδή λα αιινηώζνπκε έλα ή πεξηζζόηεξα Bytes κηαο ζέζεο ρσξίο λα πεηξάμνπκε ηα ππόινηπα. Γηα ηνλ ιόγν απηό νξίδνπκε παξαθάησ ηελ ζπκβνιηθή πεξηγξαθή ελόο κεξηθνύ πεδίνπ κηαο ζέζεο κλήκεο. Αλ δειώζνπκε κε L ην αξηζηεξόηεξν byte ελόο πεδίνπ θαη κε R ην δεμηόηεξν, ηόηε ζπκβνιίδνπκε κε (L:R) ην πεδίν ηεο ζέζεο πνπ πεξηέρεηαη κεηαμύ ηνπ L θαη R byte ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ. Γηα ηα R θαη L ηζρύεη πάληα ε ζρέζε 0 L R 5. Παξαδείγκαηα : (0:5) Οιόθιεξε ε ζέζε (1:5) Οιόθιεξε ε ζέζε ρσξίο ην πξόζεκν (0:0) Μόλν ην πξόζεκν (1:1) Σν πξώην byte ηεο ζέζεο (1:2) Σν πξώην θαη δεύηεξν byte (4:5) Σα δύν ηειεπηαία bytes. Γνκή εληνιήο γιώζζαο κεραλήο Δίλαη γλσζηό όηη ζε θάζε εληνιή ζε γιώζζα κεραλήο αληηζηνηρεί θαη κηα ζπκβνιηθή πεξηγξαθή, ε νπνία ππάξρεη γηα λα δηεπθνιύλεη ηνλ πξνγξακκαηηζηή ζηε ζύληαμε ηεο πξαγκαηηθήο εληνιήο. Η εληνιή MIX αλήθεη ζηελ θαηεγνξία ησλ εληνιώλ κε έλα παξάγνληα θαη απνηειείηαη βαζηθά από δύν πεδία. Σν πεδίν πνπ πεξηιακβάλεη ην ζπκβνιηθό όλνκα ηεο εληνιήο θαη ην πεδίν ηεο δηεύζπλζεο ηνπ παξάγνληα πάλσ ζηνλ νπνίν ελεξγεί ε εληνιή. Πνιιέο θνξέο ζην πεδίν απηό κπαίλεη ν ίδηνο ν παξάγνληαο πκβνιηθά ινηπόλ κπνξνύκε λα γξάςνπκε : όλνκα εληνιήο Γηεύζπλζε παξάγνληα ή παξάγνληαο εληνιήο Οη πεξηζζόηεξεο εληνιέο ελεξγνύλ

8 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ζηε δηεύζπλζε ηνπ παξάγνληα (δηεύζπλζε ζέζεο κλήκεο πνπ πεξηέρεη ηνλ παξάγνληα) ζηνλ ίδην ηνλ παξάγνληα (αξηζκεηηθή ή αιθαξηζκεηηθή ζηαζεξά Μεξηθέο βέβαηα εληνιέο δελ έρνπλ παξάγνληα ή παξάγνληεο,ν νπνίνη ζε απηή ηελ πεξίπησζε ππνλννύληαη. (π.ρ εληνιέο CHAR θαη NUM) Η ηειηθή δηεύζπλζε ή ν παξάγνληαο (ππνινγίδνληαη) από δύν επί κέξνπο ζπληζηώζεο πνπ είλαη, ε αξρηθή δηεύζπλζε (ADDRESS), θαη ν δείθηεο Ι. Μέξνο ηνπ παξάγνληα απνηειεί πνιιέο θνξέο θαη έλαο θσδηθόο F ν νπνίνο όπσο ζα δνύκε αξγόηεξα έρεη πνιιαπιή ζεκαζία. Σειηθά κηα εληνιή γιώζζαο κεραλήο ζε ζπκβνιηθή κνξθή πεξηγξάθεηαη από ηνλ ηύπν : ΟΡCODE ADDRESS, I(F) όπνπ κε ΟΡCODE ζπκβνιίδνπκε ην ζπκβνιηθό όλνκα ηεο εληνιήο, κε ADDRESS ην αξηζκεηηθό ή ζπκβνιηθό όλνκα ηεο αξρηθήο δηεύζπλζεο, κε Ι ην Ι-πεδίν θαη (F) ην F-πεδίν. To πεδίν απηό είλαη έλα είδνο jokey, θαη κπνξεί λα παξηζηάλεη : κεξηθό πεδίν (L:R), γηα ηηο εληνιέο κε αλαθνξά ζε δηεύζπλζε ζέζεο κλήκεο κνλάδα εηζόδνπ-εμόδνπ (Ν) κέξνο ηνπ θσδηθνύ πνπ εθθξάδεη ηνλ ζπκβνιηθό θσδηθό ή όλνκα ηεο εληνιήο Η πξαγκαηηθή ή ηειηθή δηεύζπλζε ηνπ παξάγνληα πξνθύπηεη αθνύ ζπλππνινγηζηνύλ νη ηξεηο ζπληζηώζεο ηεο. Η πνιππινθόηεηα ηεο δηεύζπλζεο ηνπ παξάγνληα νθείιεηαη ζε ιόγνπο επειημίαο ζηνλ πξνγξακκαηηζκό. Οη ιόγνη ζα γίλνπλ θαηαλνεηνί ζηε ζπλέρεηα. Η παξαπάλσ πεξηγξαθή δελ κπνξεί λα εθηειεζηεί από ηελ ALU ηνπ ΜΙΥ.. Ολνκάδεηαη ζπκβνιηθή κνξθή ηεο εληνιήο θαη απνηειεί ηνλ πξνζάιακν γηα ηελ γξαθή ηεο θσδηθνπνηεκέλεο εληνιήο, ε νπνία είλαη θαη ε κόλε θαηαλνεηή από ηνλ ΜΙΥ. Ο πξνγξακκαηηζηήο ζπληάζζεη πξώηα ηελ εληνιή ζηε ζπκβνιηθή ηεο κνξθή θαη κεηά από κηα δηαδηθαζία πνπ νλνκάδεηαη θσδηθνπνίεζε (ή κεηάθξαζε ) ζπληάζζεη ηελ πξαγκαηηθή εληνιή γιώζζα κεραλήο. Δίλαη πξνθαλέο όηη ζε θάζε πεδίν ηεο ζπκβνιηθήο εληνιήο αληηζηνηρεί θαη έλα πεδίν ζηελ θσδηθνπνηεκέλε κνξθή. Η θσδηθνπνίεζε γίλεηαη κε ηε βνήζεηα πηλάθσλ πνπ έρεη ζηελ θαηνρή ηνπ ν πξνγξακκαηηζηήο ή ν ζπκβνινκεηαθξαζηήο ζηελ πεξίπησζε θαηά ηελ νπνία ην άραξν έξγν ηεο θσδηθνπνίεζεο αλαιακβάλεη λα ην θάλεη έλα πξόγξακκα (ν ζπκβνινκεηαθξαζηήο ή assembler). ύκβνια ή αξηζκνί ζην δεθαδηθό ADDRESS Ι-πεδίν F-πεδίν ΟPCODE Κσδηθνί ζην νθηαδηθό ± m Ι F C

9 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Μηα εληνιή ζε γιώζζα κεραλήο ηνπ ΜΙΥ ρσξάεη ζε κηα ζέζε κλήκεο θαη έρεη ηελ παξαθάησ δνκή (ζρήκα 4.3) (0:2) (3:3) (4:4) (5:5) m I F C Σρήκα 4.3 Γνκή εληνιήο γιώζζαο κεραλήο H ηηκή m πνπ πεξηέρεηαη ζην κεξηθό πεδίν (0:2) ηεο ζέζεο είλαη απηό πνπ νλνκάζακε αξρηθή δηεύζπλζε θαη αληηζηνηρεί ζην ζύκβνιν ADDRESS. Σν πεδίν (0:2) νλνκάδεηαη πεδίν δηεύζπλζεο (address field). To πεδίν (3:3) νλνκάδεηαη πεδίν δεηθηώλ (index field) ή Ι-πεδίν θαη παίξλεη ηηκέο 0,1,2,3,...6,7. Ο ζπλδπαζκόο ηνπ πεδίν δηεύζπλζεο θαη ηνπ Ι-πεδίνπ καο νδεγεί ζηελ πξαγκαηηθή δηεύζπλζε V ηνπ παξάγνληα ηεο εληνιήο. Η πξαγκαηηθή ή ηειηθή δηεύζπλζε V (effective address) ππόθεηηαη ζηνλ πεξηνξηζκό 0 V < Τπελζπκίδνπκε όηη νλνκάδνπκε αξρηθή δηεύζπλζε m ηελ ηηκή πνπ ηνπνζεηνύκε ζην πεδίν (0:2) ηεο εληνιήο, θαη πξαγκαηηθή δηεύζπλζε ηελ δηεύζπλζε ηνπ παξάγνληα ζηε κλήκε. Η πξαγκαηηθή δηεύζπλζε V είλαη κηα ζπλάξηεζε ησλ πεδίσλ m θαη Ι ( V = f(m,ι) ). Αλ γηα παξάδεηγκα Ι = 0 ηόηε έρνπκε V = m όπνπ ( m >=0 ). Όπσο ζα δνύκε ζε εηδηθή παξάγξαθν γηα ηνλ ππνινγηζκό ηεο πξαγκαηηθήο δηεύζπλζεο, δηαθνξεηηθέο ηηκέο ηνπ Ι-πεδίνπ κπνξνύλ λα καο νδεγήζνπλ θαη ζε άιιεο ηερληθέο ππνινγηζκνύ ηεο πξαγκαηηθήο δηεύζπλζεο. Πξνο ην παξόλ αο μεράζνπκε ηε δηαθνξά κεηαμύ ηεο δηεύζπλζεο θαη ηεο πξαγκαηηθήο δηεύζπλζεο ηνπ παξάγνληα ηεο εληνιήο (ππνζέηνπκε πάληα όηη Ι = 0 θαη m >= 0). Η πεξηνρή (4:4) νλνκάδεηαη F-πεδίν θαη πεξηέρεη θσδηθνπνηεκέλε ζην νθηαδηθό ζύζηεκα ηελ επηζπκία καο γηα ρξήζε ελόο πεδίνπ από ηε ζέζε κλήκεο πνπ αληηζηνηρεί ζηελ πξαγκαηηθή δηεύζπλζε. Η θσδηθνπνίεζε γίλεηαη σο εμήο : ' έλα πεδίν (L:R) αληηζηνηρνύκε ηνλ θσδηθό LR Παξάδεηγκα : Με ηε βνήζεηα ηεο παξαπάλσ ζρέζεο θαη γηα ην ακέζσο πξνεγνύκελν παξάδεηγκα, έρνπκε ηηο παξαθάησ ηηκέο ηνπ θσδηθνύ F. (L:R) F (δεθ.) F (νθη.) (0:5) (1:5) (0:0) (1:1) (1:2) (4:5) 37 45

10 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Ο ηύπνο ηνπ κεηαζρεκαηηζκνύ δελ επηιέρζεθε ηπραία, αιιά έηζη ώζηε λα βνεζά ζηελ γξήγνξε θσδηθνπνίεζε. Παξαηεξνύκε όηη ζην νθηαδηθό ζύζηεκα ην πξώην ςεθίν ηνπ δηςήθηνπ νθηαδηθνύ θσδηθνύ F ζπκπίπηεη κε ην L byte, θαη ην δεύηεξν ςεθίν ζπκπίπηεη κε ην R byte ηνπ ππνπεδίνπ (L:R). Αλ γηα παξάδεηγκα έρνπκε λα θσδηθνπνηήζνπκε ην πεδίν (1:3) ηεο ζέζεο κλήκεο, ν θσδηθόο F = 13(νθηαδηθό) πξνθύπηεη από κλήκεο. Η πξνεγνύκελε ζεκαζία ηνπ F-πεδίνπ ηζρύεη γηα όιεο ηηο εληνιέο νη νπνίεο κπνξνύλ λα πξνζπειάζνπλ έλα πεδίν κηαο ζέζεο ηεο κλήκεο. Αλ ε εληνιή είλαη εληνιή Ι/Ο ηόηε F-πεδίν πεξηέρεη ηνλ θσδηθό ηεο κνλάδαο Ι/Ο ζηελ νπνία απεπζύλεηαη ε εληνιή. Σέινο, ζηελ πεξίπησζε πνπ ε εληνιή δελ απαηηεί ρξήζε πεδίνπ κηαο ζέζεο κλήκεο, ή δελ είλαη εληνιή εηζόδνπ-εμόδνπ ηόηε ην πεδίν F ζπλδπάδεηαη κε ην πεδίν C θαη ζρεκαηίδνπλ από θνηλνύ ηνλ θσδηθό ηεο εληνιήο. Αιιά γηα απηή ηε ιεπηνκέξεηα ζα κηιήζνπκε αξγόηεξα. Η πεξηνρή (5:5) νλνκάδεηαη C-πεδίν θαη πεξηέρεη ηνλ θσδηθό ηεο εληνιήο ή κέξνο απηνύ ζηε πεξίπησζε πνπ ν θσδηθόο πεξηγξάθεηαη θαη από ην πεδίν F. Οπνπ ρξεηάδεηαη λα κπνπλ αξηζκεηηθά κεγέζε ζηε ζπκβνιηθή πεξηγξαθή κηαο εληνιήο κπαίλνπλ ζην δεθαδηθό ζύζηεκα. Σα πεδία ADDRESS, Ι θαη (L:R) εθεί όπνπ δελ ρξεηάδνληαη παξαιείπνληαη. Οη πεξηπηώζεηο πνπ δελ ρξεηάδεηαη λα αλαθέξνπκε ηα πεδία απηά είλαη όηαλ Ι = 0 θαη (L:R) = (0:5). ηελ θσδηθνπνηεκέλε κνξθή όιεο νη αξηζκεηηθέο πνζόηεηεο (θσδηθνί) είλαη ζην νθηαδηθό ζύζηεκα. Παξάδεηγκα : Τπνζέηνπκε όηη έρνπκε ηελ εληνιή κε ζπκβνιηθό όλνκα LDA θαη κε αληίζηνηρν θσδηθό C=(10) 8. H εληνιή απηή ζεκαίλεη "θόξησζε ζηνλ θαηαρσξεηή Α ην πεξηερόκελν ή κέξνο ηνπ πεξηερνκέλνπ (F-πεδίν) ηεο ζέζεο ηεο κλήκεο πνπ έρεη πξαγκαηηθή δηεύζπλζε V, ε νπνία ππνινγίδεηαη κε βάζε ηα πεδία Ι θαη ηεο αξρηθήο δηεύζπλζεο m ". Αλ ζπκβνιίζνπκε κε ΜΔΜ[V] ην νιηθό θαη κε ΜΔΜ[V](L:R) ην κεξηθό πεξηερόκελν κηαο ζέζεο κλήκεο κε πξαγκαηηθή δηεύζπλζε V ηόηε ε εληνιή LDA m,i(l:r) ζεκαίλεη ΜΔΜ[V](L:R ) REG[A]. ηα παξαδείγκαηα πνπ αθνινπζνύλ παξνπζηάδνπκε όινπο ηνπ ζπλδπαζκνύο κηαο ηέηνηαο εληνιήο θαη ησλ πεδίσλ ηεο. Παξάδεηγκα : πκβνιηθή Πεξηγξαθή Κσδηθνπνηεκέλε πεξηγξαθή opcode address,i(l:r) m I F C LDA 1024,3(4:5) LDA 1024(1:3) LDA 1024,2(1:3) LDA LDA -1024, IN 1024(16) HLT

11 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ηελ πεξίπησζε πνπ έλα από ηα πεδία παξαιείπεηαη ηόηε ππνλνείηαη κηα ζηαζεξή ηηκή (default), Η ηηκή απηή είλαη 05 γηα ην πεδίν F. Μεδέλ γηα ηα πεδία ADDRESS θαη Ι. Σν κόλν πεδίν πνπ δελ κπνξεί λα παξαιεηθζεί είλαη απηό ηνπ opcode. Πξνζέμηε ηελ πξνηειεπηαία πεξίπησζε. Η εληνιή IN είλαη κηα εληνιή εηζόδνπ αξά ην πεδίν F δελ είλαη κεξηθό πεδίν αιιά ν θσδηθόο ηεο κνλάδαο εηζόδνπ. Σέινο, ε ηειεπηαία πεξίπησζε αλαθέξεηαη ζε κηα εληνιή πνπ δελ ρξεηάδεηαη κεξηθό πεδίν (ηη λα ην θάλεη κηα εληνιή stop) θαη δελ είλαη εηζόδνπ-εμόδνπ. ηελ πεξίπησζε απηή νη πίλαθεο θσδηθνπνίεζεο ηεο εληνιήο HLT δίλνπλ ηηκή θαη γηα ην F θαη C. Σν F ηελ πεξίπησζε απηή ζπκπεξηθέξεηαη ζαλ ζπλθσδηθόο ηεο εληνιήο. Aλ πάξνπκε ηώξα κηα από ηηο εληνιέο π.ρ ηελ LDA 1024,3(4:5) κε ηελ αληίζηνηρε θσδηθνπνηεκέλε κνξθή θαη ηελ κεηαηξέςνπκε από ην νθηαδηθό ζύζηεκα ζην δπαδηθό ζα έρνπκε θαη ηελ πξαγκαηηθή παξάζηαζε ηεο εληνιήο ζε γιώζζα κεραλήο ΜΙΥ. Πξάγκαηη, LDA +1024,3(4:5) ύκβνια Οθηαδηθό Γπαδηθό Η ηειεπηαία απηή παξάζηαζε ηεο εληνιήο ζην δπαδηθό ζύζηεκα είλαη ε εληνιή γιώζζαο κεραλήο ηνπ ΜΙΥ. Απηή θαη κόλν απηή αλαγλσξίδεη ην hardware ηνπ ΜΙΥ. Όιεο νη πξνεγνύκελεο πεξηγξαθέο όπσο ε ζπκβνιηθή (LDA 1024,3(4:5)) θαη ε θσδηθνπνηεκέλε ζην νθηαδηθό ( ) δελ είλαη παξά ζπκβνιηθέο πεξηγξαθέο ηηο νπνίεο ρξεζηκνπνηνύκε θαη αλάγθε ιόγσ ηεο πνιππινθόηεηαο ηεο πξαγκαηηθήο εληνιήο. ( ). Από εδώ θαη πέξα ζα ρξεζηκνπνηνύκε ηελ νθηαδηθή παξάζηαζε γηα λα είκαζηε πην θνληά ζηελ εζσηεξηθή δπαδηθή παξάζηαζε. ην ζπγθεθξηκέλν παξάδεηγκα ε αξρηθή δηεύζπλζε m ήηαλ ε 2000 (νθηαδηθό) θαη ε πξαγκαηηθή δηεύζπλζε V ζα ππνινγηζηεί ζαλ ζπλάξηεζε ησλ m θαη I. Σελ κέζνδν ππνινγηζκνύ ζα ηελ κάζνπκε ζηελ ελόηεηα πεξί ππνινγηζκνύ ηεο ηειηθήο δηεύζπλζεο Πεξηγξαθή ηνπ Bαζηθνύ Σπλόινπ Δληνιώλ Ο πξνγξακκαηηζηήο ελόο ΜΙΥ ππνινγηζηή θαη θάζε ππνινγηζηή γεληθόηεξα πνπ γξάθεη ην πξόγξακκα ηνπ ζε γιώζζα assembly πξέπεη λα γλσξίδεη πάξα πνιύ θαιά ην ζύλνιν ησλ βαζηθώλ εληνιώλ (Instruction set). Απηό βέβαηα δελ ζεκαίλεη όηη πξέπεη λα μέξεη ηελ ζύληαμε ησλ εληνιώλ(γηα απηό ππάξρνπλ ηα manual) αιιά λα γλσξίδεη ηη αθξηβώο θάλεη ε θάζε κία, ώζηε λα κπνξεί λα ηηο εθκεηαιιεπηεί όηαλ ρξεηαζηεί.

12 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Κάζε εληνιή νξίδεηαη από έλαλ θσδηθό εληνιήο C, ή από έλα ζπλδπαζκό ησλ πεδίσλ C θαη F. ηελ ηειεπηαία απηή πεξίπησζε ην πεδίν F νλνκάδεηαη ηξνπνπνηεηήο εληνιήο. Ο ΜΙΥ εξκελεύεη ηνλ ζπλδπαζκό ησλ πεξηερνκέλσλ ηνπ C-πεδίνπ θαη ηνπ F-πεδίνπ θαη ελεξγεί πάλσ ζηα ππόινηπα πεδία ηεο εληνιήο. Έηζη αλ C=10 8 θαη F=05 θαη Ι=0 ηόηε νη ινγηθέο θπθισκαηηθέο δηαηάμεηο ηεο ALU πνπ αληηζηνηρνύλ ζηελ εληνιή, ζα πάξνπλ ην πεξηερόκελν ηεο ζέζεο κλήκεο κε δηεύζπλζε, απηή πνπ ππάξρεη ζην πεδίν δηεύζπλζεο ηεο εληνιήο θαη ζα ην αληηγξάςνπλ ζηνλ rα θαηαζηξέθνληαο ην πεξηερόκελν ηνπ. Σν πεξηερόκελν ηεο κλήκεο δελ θαηαζηξέθεηαη. Δίλαη πξνθαλέο όηη είλαη αξθεηά δύζθνιν γηα ηνλ πξνγξακκαηηζηή λα απνκλεκνλεύζεη όινπο ηνπ αξηζκεηηθνύο θώδηθεο εληνιώλ ελόο βαζηθνύ ζπλόινπ εληνιώλ. Γηα ηνλ ιόγν απηό, απηνί πνπ πξνγξακκαηίδνπλ ζε γιώζζα κεραλήο δελ ρξεζηκνπνηνύλ ακέζσο ηνλ αξηζκεηηθό θώδηθα αιιά έλα ζύληνκν όλνκα πνπ αληηζηνηρεί ζ απηόλ θαη ζπκίδεη ηελ ιεηηνπξγία ηνπ. Η ζπκβνιηθή απηή ιέμε νλνκάδεηαη ζπκβνιηθόο θσδηθόο εληνιήο (symbolic opcode) ή κλεκνληθόο θσδηθόο εληνιήο (mnemonic opcode). Γηα παξάδεηγκα ζηνλ αξηζκεηηθό θσδηθό εληνιή C=(10) 8 αληηζηνηρεί ν ζπκβνιηθόο θσδηθόο LDA πνπ πξνέξρεηαη από ηελ ζύληκεζε ηεο θξάζεο «LoaD the A register». Οη πξνγξακκαηηζηέο ρξεζηκνπνηνύλ ζε πξώην ζηάδην ηνπ ζπκβνιηθνύο θσδηθνύο θαη όηαλ γξάθνπλ ην ηειηθό πξόγξακκα ζπκβνπιεύνληαη έλα πίλαθα πνπ πεξηέρεη ηνπο ζπκβνιηθνύο θσδηθνύο θαη ηνπο αληίζηνηρνπο αξηζκεηηθνύο. ην παξάξηεκα Ι παξνπζηάδνπκε νιόθιεξν ην ζύλνιν εληνιώλ κεραλήο ηνπ ΜΙΥ, ζε πιήξε αλάπηπμε. Ο πίλαθαο είλαη ηαμηλνκεκέλνο θαηά θαηεγνξία εληνιώλ πνπ έρνπλ θνηλή ζρεδόλ απνζηνιή (π.ρ εληνιέο εηζόδνπ-εμόδνπ). Η πξώηε ζηήιε πεξηέρεη ηνλ ζπκβνιηθό θσδηθό ηεο εληνιήο, ε δεύηεξε ηνλ αξηζκεηηθό θσδηθό, ε ηξίηε ην F-πεδίν, θαη ε ηέηαξηε ηελ ζπλνπηηθή ιεηηνπξγία ηεο εληνιήο. ην παξάξηεκα ΙΙ παξνπζηάδνπκε ην ίδην ζύλνιν εληνιώλ ηαμηλνκεκέλν θαηά ζπκβνιηθό θσδηθό. Ο πίλαθαο απηόο ρξεζηκνπνηείηαη θαηά ηε θσδηθνπνίεζε από ηε ζπκβνιηθή ζηε γιώζζα κεραλήο. ην παξάξηεκα ΙΙΙ ην ζύλνιν είλαη ηαμηλνκεκέλν θαηά αξηζκεηηθό θσδηθό. Η παξνπζίαζε απηνύ ηνπ πίλαθα δελ έρεη άιιε ζθνπηκόηεηα παξά λα καο δείμεη ηε ρξεζηκόηεηα ηνπ πεδίνπ F. Αλ παξαηεξήζνπκε ην πεδίν απηό, ζηε πεξίπησζε εληνιώλ πνπ δελ δέρνληαη κεξηθό πεδίν θαη δελ είλαη εληνιέο εηζόδνπ-εμόδνπ, ζα δνύκε όηη κηα νηθνγέλεηα εληνιώλ κπνξεί λα έρεη ηνλ ίδην θσδηθό C, αιιά ηα κέιε ηεο λα έρνπλ δηαθνξεηηθό θσδηθό F. Γηα παξάδεηγκα νη εληνιέο κεηαηόπηζεο έρνπλ όιεο ην ίδην C (06), αιιά δηαθνξεηηθό F. Απηό γίλεηαη γηα λα ππάξρεη δπλαηόηεηα ππνζηήξημεο από ηνλ ΜΙΥ κεγάινπ πιήζνπο εληνιώλ. Αλ δελ ππήξρε απηό ην ηέρλαζκα ν ΜΙΥ ζα δηέζεηε κέρξη 64 δηαθνξεηηθέο εληνιέο (ηόζνη θσδηθνί κπνξνύλ λα θσδηθνπνηεζνύλ ζηα 12 bits ηνπ πεδίνπ C). Καη όκσο ν ΜΙΥ δηαζέηεη 158 δηαθνξεηηθέο εληνιέο θαη κπνξεί λα πεξηιάβεη θαη άιιεο αθόκα. Μήπσο κπνξείηε λα ππνινγίζεηε πόζεο; Αιιά αο δνύκε ζπλνπηηθά ην ζύλνιν ησλ εληνιώλ ηνπ MIX. Δληνιέο θόξησζεο θαηαρσξεηώλ (Loading instructions) : Οη εληνιέο απηέο κεηαθέξνπλ ην πεξηερόκελν κίαο ζέζεο ηεο κλήκεο ζ έλαλ από ηνπο θαηαρσξεηέο ηνπ ΜΙΥ. Η δηεύζπλζε ηεο νπνίαο ην πεξηερόκελν κεηαθέξεηαη απνηειεί κέξνο ηεο εληνιήο. Γηα θάζε θαηαρσξεηή ππάξρεη κηα εληνιή πνπ θνξηώλεη ζ απηόλ ην πεξηερόκελν κηαο ιέμεο ή κέξνο απηήο (LDA, LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, LDX) θαη νη αληίζηνηρεο εληνιέο πνπ θνξηώλνπλ ην αξλεηηθό πεξηερόκελν κηαο

13 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ζέζεο κλήκεο (LDAN, LD1N, LD2N, LD3N, LD4N, LD5N, LD6N, LDXN) αηνύο αληίζηνηρνπο θαηαρσξεηέο. Δληνιέο απνζήθεπζεο (Storing Instructions) : Τπάξρνπλ 10 εληνιέο απνζήθεπζεο. Οη 8 εληνιέο απνζεθεύνπλ ην πεξηερόκελν ζηελ αληίζηνηρε ζέζε ηεο κλήκεο ηεο νπνίαο ε δηεύζπλζε απνηειεί κέξνο ηεο εληνιήο (STA, ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6, STX). Μηα εληνιή κεηαθέξεη ην πεξηερόκελν ηνπ θαηαρσξεηή J ζε κηα ζέζε ηεο κλήκεο (STJ) θαη ηέινο κηα εληνιή κεδελίδεη κηα ζέζε ηεο κλήκεο (STZ). Όιεο νη δηεπζύλζεηο απνηεινύλ κέξνο ηεο εληνιήο. Αξηζκεηηθέο εληνιέο (Arithmetic Instructions) : Έρνπκε 8 εληνιέο, ηέζζεξηο γηα πξάμεηο κεηαμύ αθεξαίσλ (ADD, SUB, MUL, DIV) θαη ηέζζεξηο γηα πξάμεηο κεηαμύ αξηζκώλ θηλεηήο ππνδηαζηνιήο (FADD, FSUB, FMUL, FDIV). Όπσο είλαη γλσζηό νη πξάμεηο απηέο ρξεηάδνληαη δύν παξάγνληεο. Δπεηδή ε εληνιή έρεη κόλν κηα δηεύζπλζε, ν έλαο παξάγνληαο πεξηέρεηαη ζε κηα ζέζε κλήκεο, ν δε δεύηεξνο ηειεζηήο είλαη ν θαηαρσξεηήο Α Σν απνηέιεζκα ηνπνζεηείηαη ζηνλ θαηαρσξεηή Α(πξόζζεζε θαη αθαίξεζε), ή ζηνλ θαηαρσξεηή ΑΥ (πνιιαπιαζηαζκόο) ή ζηνλ θαηαρσξεηή Α θαη ζηνλ θαηαρσξεηή Υ ( δηαίξεζε κεηαμύ αθεξαίσλ). ηηο εληνιέο θηλεηήο ππνδηαζηνιήο ην απνηέιεζκα ηνπνζεηείηαη πάληνηε ζηνλ θαηαρσξεηή Α. Δληνιέο Σύγθξηζεο (comparison operators) : Οη εληνιέο απηέο ζπγθξίλνπλ ην πεξηερόκελν ελόο θαηαρσξεηή κε ην πεξηερόκελν κηαο ζέζεο κλήκεο (CMPA, CMP1, CMP2, CMP3, CMP4, CMP5, CMP6, CMPX). Αλάινγα κε ην απνηέιεζκα ηεο ζύγθξηζεο ν ζεκαηνδόηεο ζύγθξηζεο () παίξλεη κηα από ηηο ηηκέο LESS, EQUAL, GREATER. Τπάξρεη επίζεο θαη κηα εληνιή γηα ζπγθξίζεηο θηλεηήο ππνδηαζηνιήο (FCMP). Δληνιέο αιιαγήο ξνήο (Jump instructions) : Τπάξρεη κηα πνηθηιία από εληνιέο αιιαγήο ξνήο. Σν απνηέιεζκα ησλ εληνιώλ απηώλ (αιιαγή ξνήο), εμαξηάηαη από ην απνηέιεζκα κηαο ζύγθξηζεο είηε απηή (ε ζύγθξηζε) γίλεηαη από ηελ ίδηα ηελ εληνιή (JAN, JAZ, JAP, JANN, JANZ, JANP) είηε έγηλε από κηα πξνεγνύκελε εληνιή ζύγθξηζεο (JL, JE, JG, JGE, JNE, JLE). ηελ πξώηε πεξίπησζε ειέγxνπκε ην πεξηερόκελν ηνπ θαηαρσξεηή Α θαη αλάινγα κε ην απνηέιεζκα ηεο ζύγθξηζεο ν έιεγρνο κεηαθέξεηαη ζηε δηεύζπλζε πνπ αλαθέξεηαη ζηε ζέζε ηνπ παξάγνληα(true) ή ζηελ επόκελε εληνιή (FALSE). Τπάξρνπλ αλάινγεο εληνιέο θαη γηα ηνπο ππόινηπνπο θαηαρσξεηέο εθηόο ηνπ J. ηε δεύηεξε πεξίπησζε ε εληνιή ζπκβνπιεύεηαη ην πεξηερόκελν ηνπ. Αλ ε ζπλζήθε πνπ πεξηγξάθεηαη από ηελ εληνιή είλαη αιεζηλή ηόηε ν έιεγρνο ηνπ πξνγξάκκαηνο πεγαίλεη ζηελ εληνιή ηεο νπνίαο ε δηεύζπλζε αλαθέξεηαη ζηελ εληνιή, δηαθνξεηηθά εθηειείηαη ε επόκελε εληνιή. Δδώ πξέπεη λα ζεκεηώζνπκε θάηη πνιύ ζεκαληηθό. Αλεμάξηεηα από ην απνηέιεζκα ηεο ζύγθξηζεο, ν θαηαρσξεηήο rj ζα πεξηέρεη ηελ δηεύζπλζε ηεο εληνιήο πνπ αθνινπζεί ηελ εληνιή αιιαγήο ξνήο. Μηα ηδηαίηεξε θαηεγνξία απνηεινύλ νη εληνιεο JMP, JSJ, JOV, JNOV. Οη δύν πξώηεο είλαη εληνιέο αιιαγήο ξνήο ρσξίο ζπλζήθε (θάηη ζαλ GOTO). Oη δηαθνξέο ηνπο ζα θαλνύλ ζηε θιήζε ππνξνπηηλώλ. Οη άιιεο δύν θάλνπλ έιεγρν ππεξπιήξσζεο. Δληνιέο άκεζεο ελέξγεηαο (immediate instructions) : Οη εληνιέο απηέο είλαη πνιύ ζεκαληηθέο γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκό θαη ζηελ ηαρύηεηα ησλ πξνγξακκάησλ. Οη εληνιέο απηέο εθηεινύλ κεξηθέο ζηνηρεηώδεηο ιεηηνπξγίεο, νη νπνίεο είλαη πάξα πνιύ

14 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ζπρλέο όπσο, πξόζζεζε ηελ πνζόηεηα V ζ έλαλ από ηνπ θαηαρσξεηέο (INCA, INC1,...,INCX), αθαίξεζε ηελ πνζόηεηα V από ηνπο θαηαρσξεηέο (DECA, DEC1, DEC2,..., DECX), θόξησζε ηελ πνζόηεηα V ζ έλαλ από ηνπο θαηαρσξεηέο (ENTA, ENT1, ENT2,...,ENTX) ή θόξησζε ην αξλεηηθό ηεο πνζόηεηαο V ζ έλαλ από ηνπο θαηαρσξεηέο (ENNA, ENN1, ENN2,...,ENNX). Οη εληνιέο απηέο αλ θαη εθηεινύλ θάπνηεο ιεηηνπξγίεο πνπ αλαθέξακε ζε άιιεο θαηεγόξηεο εληνιώλ, δηαθέξνπλ α8πό απηέο, ζ έλα ζεκαληηθό ζεκείν. Η πνζόηεηα V ηελ νπνία ππνινγίδνπκε όπσο αθξηβώο θαη ηελ πξαγκαηηθή δηεύζπλζε, δελ είλαη δηεύζπλζε κλήκεο, αιιά κηα ζηαζεξά πνπ ηελ πξνζζέηνπκε, αθαηξνύκε θ.ι.π. Γειαδή ζην πεδίν (0:2) δελ ηνπνζεηνύκε ηελ δηεύζπλζε ηνπ παξάγνληα αιιά ηνλ ίδην ηνλ παξάγνληα. Με άιια ιόγηα ε πνζόηεηα m θαη θαη επέθηαζε νη πνζόηεηα V δελ είλαη δηεπζύλζεηο αιιά δεδνκέλα. ηε πεξίπησζε απηή δελ γίλεηαη θακία αλαθνξά ζηε κλήκε, κηαο θαη ε πνζόηεηα V είλαη ν ίδηνο ν παξάγνληαο θαη όρη ή δηεύζπλζε ηνπ παξάγνληα. Ιδνύ ινηπόλ πσο πξνθύπηεη ε εμνηθνλόκεζε ηνπ ρξόλνπ πνπ αλαθέξακε πην πάλσ. Έρνπκε όκσο έλα ζεκαληηθό πεξηνξηζκό (κε ηα ζέινπκε όια δηθά καο). Η πνζόηεηα V πξέπεη λα βξίζθεηαη κεηαμύ ησλ ηηκώλ θαη Αξά ε εκβέιεηα ησλ εληνιώλ απηώλ από άπνςε κεγέζνπο αξηζκώλ είλαη πεξηνξηζκέλε. Δληνιέο εηζόδνπ - εμόδνπ (I/O instructions) : Οη I/Ο εληνιέο ειέγρνπλ θαη πξαγκαηνπνηνύλ όιεο ηηο δηαδηθαζίεο εηζόδνπ εμόδνπ κεηαμύ ηεο κλήκεο θαη ησλ κνλάδσλ Ι/Ο ηνπ ΜΙΥ. Σν Ι/Ο ζύζηεκα ηνπ ΜΙΥ είλαη πάξα πνιύ απιό θαη ειέγρεηαη από 5 εληνιέο (JBUS, IOC, IN, OUT, JRED). Λεπηνκεξήο πεξηγξαθή ησλ εληνιώλ απηώλ ζα γίλεη ζε εηδηθή παξάγξαθν. Παξόιν πνύ νη εληνιέο JBUS θαη JRED είλαη εληνιέο αιιαγή ξνήο ζα ηηο ζπδεηήζνπκε κε ηηο Ι/Ο εληνιέο. Δληνιέο κεηαηόπηζεο (Shift Instructions) : Απηή ή θαηεγνξία εληνιώλ κεηαηνπίδεη δεμηά ή αξηζηεξά ή θπθιηθά θαηά V bytes ηα πεξηερόκελα ηνπ θαηαρσξεηή Α ή ηνπ ελνπνηεκέλνπ θαηαρσξεηή ΑΥ. Η πνζόηεηα V ηνπνζεηείηαη ζην πεδίν δηεύζπλζεο ηεο εληνιήο (SLA, SRA, SLAX, SRAX, SLC, SRC). Γπαδηθέο Δληνιέο : Οη εληνιέο απηέο εθηεινύλ δπαδηθέο ελέξγεηεο πάλσ ζηα Bits ησλ θαηαρσξεηώλ. (AND, OR, XOR, SLB, SRB, JAE, JAO, JXE, JXO). Απαηηνύλ πξνρσξεκέλν πξνγξακκαηηζκό. Γηάθνξεο εληνιέο : Σέινο ππάξρνπλ θαη κεξηθέο εληνιέο όπσο απηέο πνπ κεηαηξέπνπλ ραξαθηήξεο ζε αξηζκνύο (NUM) θαη αληίζηξνθα (CHAR). Μηα εληνιή πνπ κεηαθέξεη έλα ζύλνιν από ιέμεηο από κηα ζέζε κλήκεο ζηελ άιιε (MOVE) θαη ηέινο κηα εληνιή πνπ ζηακαηά ηελ εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο (HLT) θαη κηα εληνιή πνπ δελ θάλεη ηίπνηε!!! (NOP). 4.4 Γηαδηθαζία Σύληαμεο Πξνγξάκκαηνο Γιώζζαο Μεραλήο ηελ γιώζζα κεραλήο νη εληνιέο θσδηθνπνηνύληαη ζε δπαδηθή κνξθή. Γηα παξάδεηγκα ε εληνιή ζεκαίλεη θόξησζε ζηνλ ra ην πεξηερόκελν ηνπ (1:3) πεδίνπ ηεο ζέζεο κλήκεο πνπ έρεη δηεύζπλζε (1024) 8.

15 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Γηα λα θάλνπκε πην θαηαλνεηή ηε δνκή ελόο πξνγξάκκαηνο ζε γιώζζα κεραλήο θαη γηα λα πεξηγξάςνπκε κε ζαθήλεηα ηα βήκαηα πνπ ρξεηάδνληαη γηα λα θηάζεη θαλείο ζηνλ ηειηθό θώδηθα (πξόγξακκα), ζ αληηκεησπίζνπκε έλα απιό πξόβιεκα. Σν πξόβιεκα είλαη: «Γηάβαζε από κηα εγγξαθή εηζόδνπ κήθνπο 80 ραξαθηήξσλ δύν ζεηηθνύο αθέξαηνπο αξηζκνύο Κ θαη L πνπ είλαη ηνπνζεηεκέλνη ζηα πεδία 1-10 θαη αληίζηνηρα. Οη αξηζκνί κέζα ζηα πεδία είλαη δεμηά πξνζαλαηνιηζκέλνη. Να βξεζεί ν κεγαιύηεξνο από απηνύο θαη λα ηππσζεί ζηνλ εθηππσηή ζηηο ζηήιεο 1-10 κηαο γξακκήο κήθνπο 120 ραξαθηήξσλ». Όπνηα γιώζζα θαη λα ρξεζηκνπνηήζνπκε, ην πξόγξακκα πνπ αληηκεησπίδεη ην παξαπάλσ πξόβιεκα απνηειείηαη από ηα βήκαηα: Β1: Γηάβαζε ηνπο δύν αξηζκνύο. Β2: Βξεο ηνλ κεγαιύηεξν. Β3: Σύπσζε ην απνηέιεζκα. Β4: ηακάηεζε ην πξόγξακκα. Έλαο πξνγξακκαηηζηήο πνπ πξνγξακκαηίδεη ζε κηα αλώηεξε γιώζζα πξνγξακκαηηζκνύ π.ρ FORTRAN, δελ έρεη θαη πνιιά πξάγκαηα λα ζθεθηεί κηα θαη γηα θάζε βήκα ππάξρεη θαη κηα αληίζηνηρε εληνιή. Β1: READ (5,1) K,L 1 FORMAT (2I10) B2: IF (L.LT.K) L=K B3: WRITE (6,2) L 2 FORMAT (1H,I9) B4: STOP O πξνγξακκαηηζηήο δελ ελδηαθέξεηαη θαζόινπ γηα ηηο ζέζεηο ηεο κλήκεο ζηηο νπνίεο ζα ηνπνζεηεζνύλ νη εληνιέο θαη ηα δεδνκέλα (κεηαβιεηέο) ηνπ πξνγξάκκαηνο. Απηό ην θάλεη ν κεηαθξαζηήο. Αο έιζνπκε ηώξα ζηε ζέζε ελόο πξνγξακκαηηζηή πνπ γηα δηάθνξνπο ιόγνπο πξέπεη λα γξάςεη ην παξαπάλσ πξόγξακκα ζε γιώζζα κεραλήο MIX. Απηόο έρεη πνιύ πεξηζζόηεξα πξάγκαηα λα θάλεη, αθνύ είλαη ππνρξεσκέλνο λα θαζνξίζεη ηηο ζέζεηο κλήκεο ζηηο νπνίεο ζα ηνπνζεηεζνύλ νη εληνιέο πξνγξάκκαηνο θαη ηα δεδνκέλα(πίλαθεο θαη κεηαβιεηέο). Πξέπεη δειαδή ζε θάζε εληνιή ή δεδνκέλν λα νξίζεη κηα δηεύζπλζε(ράξηεο κλήκεο) Με μερλάηε όηη εθηόο από κεξηθέο εμαηξέζεηο θάζε εληνιή ΜΙΥ αλαθέξεηαη ζε κηα δηεύζπλζε. Αιιά απηό πνπ ζα ηνλ δπζθνιέςεη πεξηζζόηεξν είλαη ην γεγνλόο, όηη θαλέλα από ηα παξαπάλσ βήκαηα δελ έρεη αληίζηνηρε εληνιή ζηε γιώζζα κεραλήο ηνπ ΜΙΥ. Θα πξέπεη ινηπόλ λ αλαιύζεη θάζε βήκα ζε επηκέξνπο βήκαηα θαη απηά ίζσο ζε αθόκε κηθξόηεξα κέρξηο κέρξη ζε θαζέλα από απηά λ αληηζηνηρεί κηα ΜΙΥ εληνιή. Φάξηεο κλήκεο Πξηλ γξάςνπκε ην πξόγξακκα ζαλ έλα εληαίν ζύλνιν, είλαη απαξαίηεην λα θάλνπκε ηελ δηεπζέηεζε κλήκεο (storage Allocation) ή ηνλ ράξηε κλήκεο (Memory map).

16 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Πξέπεη λα θαζνξίζνπκε ζε πνηεο ζέζεηο ηεο κλήκεο ζα ηνπνζεηήζνπκε ηα δεδνκέλα θαη ζε πνηεο νη εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο(ρήκα 4.4). Δίλαη γλσζηό όηη θάζε πξόγξακκα θαηαιακβάλεη ελα ρώξν ζηε κλήκε ζηνλ νπνίν ηνπνζεηνύληαη ηα δεδνκέλα (κεηαβιεηέο, πίλαθεο, ή άιιεο δνκέο) θαη νη εθηειέζηκεο εληνιέο ζε γιώζζα κεραλήο ην εξώηεκα «πξώηα ηα δεδνκέλα ή νη εληνιέο» δελ ππάξρεη πεξηνξηζκόο. Μπνξνύκε λα ηνπνζεηήζνπκε ηα δεδνκέλα εκπξόο από ηηο εληνιέο ή αλάπνδα ζε ζπλερόκελεο ζέζεηο ηεο κλήκεο. ε κεξηθνύο ππνινγηζηέο ηνπνζεηνύληαη ηα δεδνκέλα ζ έλα ηκήκα ηεο κλήκεο (D-Bank) θαη ην πξόγξακκα ζε άιιν (Ι-Bank). ην παξάδεηγκα καο, ζα ηνπνζεηήζνπκε ηα δεδνκέλα εκπξόο από ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο. Διεύθςνζη Οκηαδικό Input Buffer Φώπορ Υποδοσήρ Δεδομένυν Ειζόδος (16 Θέζειρ μνήμηρ ή 80 σαπακηήπερ} Διεύθςνζη Δεκαδικό Θέζη ππώηος απιθμού Θέζη δεύηεπος απιθμού Output Buffer Φώπορ πποεηοιμάζιαρ Δεδομένυν Εξόδος (24 Θέζειρ μνήμηρ ή 120 σαπακηήπερ} Εκηελέζιμερ ενηολέρ ηος ππογπάμμαηορ 20 θέζειρ μνήμηρ ή 20 ενηολέρ γλώζζαρ μησανήρ Σρήκα 4.4 Γηεπζέηεζε κλήκεο ή ράξηεο κλήκεο ην ζπγθεθξηκέλν ρώξν ρξεηαδόκαζηε έλα ρώξν ππνδνρήο ησλ δεδνκέλσλ, δύν ζέζεηο κλήκεο γηα ηελ ηνπνζέηεζε ησλ δύν κεηαβιεηώλ(πξώηνο θαη δεύηεξνο

17 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ αξηζκόο), έλα ρώξν γηα ηελ πξνεηνηκαζία ησλ δεδνκέλσλ εμόδνπ θαη ηέινο έλα ρώξν γηα ηελ ηνπνζέηεζε ησλ εληνιώλ ηνπ πξνγξάκκαηνο. Ο ρώξνο πξνεηνηκαζίαο ησλ δεδνκέλσλ εηζόδνπ απνηειείηαη από 16 δηαδνρηθέο ιέμεηο κέζα ζηηο νπνίεο ζα ηνπνζεηήζνπκε ηελ εηθόλα κηαο εγγξαθήο εηζόδνπ(γξακκή αλάγλσζεο) ζε ραξαθηήξεο. Απηέο ζα ηνπνζεηεζνύλ από ηε δηεύζπλζε 0000 έσο 0015 (νη δηεπζύλζεηο ζα είλαη πάληα ζην νθηαδηθό). Ο ρώξνο απηόο νλνκάδεηαη input buffer θαη ζπλδέεηαη κε κηα κνλάδα εηζόδνπ. Αλ ππήξραλ δύν κνλάδεο εηζόδνπ ζα έπξεπε λα νξίζνπκε δύν ηέηνηνπο ρώξνπο. Σν κήθνο απηώλ ησλ ρώξσλ εμαξηάηαη από ηελ ζπγθεθξηκέλε κνλάδα κε ηελ νπνία ζπλδέεηαη(80 ραξαθηήξεο γηα ην πιεθηξνιόγην). Οη δύν κεηαβιεηέο ηνπνζεηνύληαη ζηηο επόκελεο δηεπζύλζεηο 0016 θαη Ο ρώξνο πξνεηνηκαζίαο ησλ δεδνκέλσλ εμόδνπ απνηειείηαη από 24 δηαδνρηθέο ιέμεηο κέζα ζηηο νπνίεο ζα ηνπνζεηήζνπκε ηελ εηθόλα κηαο εγγξαθήο εμόδνπ (γξακκή εθηύπσζεο) ζε ραξαθηήξεο. Απηέο ζα ηνπνζεηεζνύλ από ηε δηεύζπλζε 0018 έσο Αλάιπζε πξνβιήκαηνο Θα αλαιύζνπκε ην πξόβιεκα βήκα πξνο βήκα θαη ζα πξνζπαζήζνπκε λ αλαιύζνπκε ην θαζέλα από απηά ζε ΜΙΥ εληνιέο, αθήλνληαο γηα αξγόηεξα ην πξόβιεκα νξηζκνύ ησλ δηεπζύλζεσλ ηεο κλήκεο. Σν βήκα Β1 Γηάβαζε δύν αξηζκνύο αλαιύεηαη ζηα παξαθάησ επηκέξνπο βήκαηα: Β1.1 Γηάβαζε ραξαθηήξα-ραξαθηήξα ηελ εηθόλα κηαο γξακκήο εηζόδνπ. Β1.2 Πεξίκελε κέρξη λα ηειεηώζεη ε αλάγλσζε. Β1.3 Μεηέηξεςε ηνπο δύν αξηζκνύο από ραξαθηήξεο ζε δπαδηθή κνξθή. Αλ θνηηάμνπκε ην ξεπεξηόξην ησλ εληνιώλ ΜΙΥ ζα δνύκε όηη ππάξρνπλ αληίζηνηρεο εληνιέο γηα θάζε έλα από ηα βήκαηα Β1.1 (ΙΝ) θαη Β1.2 (JBUS) ελώ ην βήκα B1.3 ζέιεη θαη άιιε αλάιπζε αλ θαη θαίλεηαη όηη ε εληνιή πνπ ηαηξηάδεη είλαη ε εληνιή ΝUM. ην Β1.1 ε εληνιή ΙΝ κεηαθέξεη από κηα ζπζθεπή εηζόδνπ 80 ραξαθηήξεο ή 16 ιέμεηο πνπ απνηεινύλ κηα γξακκή δεδνκέλσλ θαη ηηο ηνπνζεηεί ζε 16 δηαδνρηθέο ζέζεηο ηεο κλήκεο. Η δηεύζπλζε ηεο πξώηεο ζέζεο θαζνξίδεηαη από ηνλ πξνγξακκαηηζηή θαη ηνπνζεηείηαη ζηε δηεύζπλζε address. Η εληνιή ζην Β1.2 (JBUS) θαίλεηαη κε ηε πξώηε καηηά πεξηηηή θαη όκσο ρξεηάδεηαη. Πξάγκαηη ζην Β1.1, όηαλ ε ALU δερζεί ηελ εληνιή ΙΝ αζρνιείηαη καδί ηεο ηόζν, όζν ρξεηάδεηαη γηα λα εηδνπνηήζεη ηελ κνλάδα εηζόδνπ - εμόδνπ όηη πξέπεη λ αξρίζεη (ε κνλάδα Ι/Ο) ηελ κεηαθνξά ζηε κλήκε ησλ 16 ιέμεσλ. Θα κπνξνύζακε λα πνύκε πην απιά όηη ε εληνιή ΙΝ εθηειείηαη ζε δύν θάζεηο πξώηα από ηελ ALU (έλαξμε ηεο δηαδηθαζίαο αλάγλσζεο) θαη κεηά από ηελ κνλάδα Ι/Ο (δηαδηθαζία αλάγλσζεο). Η ALU αθνύ δώζεη ηελ εληνιή έλαξμεο ηεο δηαδηθαζίαο αλάγλσζεο, πεξλά ζηελ εθηέιεζε ηεο επόκελεο εληνιήο ρσξίο λα πεξηκέλεη ηελ νινθιήξσζε ηεο δηαδηθαζίαο αλάγλσζεο. Καη όπσο είλαη θπζηθό, κηα θαη ε ALU είλαη θαηά πνιύ ηαρύηεξε από νπνηαδήπνηε κνλάδα Ι/Ο, ζα πξνζπαζήζεη, ζην ζπγθεθξηκέλν παξάδεηγκα, λα κεηαηξέςεη ζε δπαδηθή κνξθή ηνπο αξηζκνύο πνπ αθόκα δελ ζα έρνπλ θηάζεη. Γηα λ

18 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ απνθύγνπκε απηό ην αλεπηζύκεην γεγνλόο, παξεκβάινπκε κεηαμύ ηνπ Β1.1 θαη ηνπ Β1.3 ηελ εληνιή JBUS, ε νπνία έρεη ζαλ ζθνπό λα εκπνδίζεη ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο Β1.3, αλ δελ νινθιεξσζεί πξώηα από ηελ κνλάδα Ι/Ο ε δηαδηθαζία αλάγλσζεο. ην ζρήκα 4.5 παξνπζηάδνπκε πξώηα ηε ρξήζε ηεο εληνιήο JBUS θαη ύζηεξα ην πξόβιεκα πνπ δεκηνπξγεζεί από ηελ κε ρξεζηκνπνίεζε ηεο. ην ζρήκα 4.5 ε ζπλερήο γξακκή δείρλεη όηη ε αληίζηνηρε κνλάδα είλαη απαζρνιεκέλε(busy), ελώ ε δηαθεθνκκέλε όηη είλαη αδξαλήο(idle). Γηεπθξηλίδνπκε όηη θάζε εληνιή εηζόδνπ εμόδνπ εθηειείηαη δηαδνρηθά ζε δύν θάζεηο. ηελ πξώηε θάζε ην ιόγν έρεη ε ALU, ε νπνία αλαιακβάλεη λα πιεξνθνξήζεη ην θύθισκα ην νπνίν ζα θάλεη ηελ κεηαθνξά γηα ηελ ηε δηεύζπλζε ηεο κνλάδαο εηζόδνπ θαη ηελ δηεύζπλζε ηεο κλήκεο ζηελ νπνία ζα κεηαθεξζνύλ δεδνκέλα. ηελ δεύηεξε θάζε ην θύθισκα κεηαθνξάο αλαιακβάλεη ηελ κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ. Μεηά ηελ πξώηε θάζε ε ALU απειεπζεξώλεηαη θαη εθηειεί ηελ επόκελε εληνιή. Η ηερληθή ηεο θαηάηκεζεο κηαο εληνιήο εηζόδνπ εμόδνπ ζε δύν θάζεηο νη νπνίεο εθηεινύληαη από δύν δηαθνξηθέο κνλέδεο, ζπλεπάγεηαη ηελ ύπαξμε μερσξηζηήο ζύλδεζεο κεηαμύ ηεο κλήκεο θαη ηεο κνλάδαο εηζόδνπ ή εμόδνπ αληίζηνηρα (Direct Memory Access ή DMA). Αλ δε έλα ππνινγηζηή δελ ππάξρεη ην θύθισκα DMA ή δελ είλαη ελεξγνπνηεκέλν ηόηε θαη νη δύν θάζεηο εθηεινύληαη από ηελ ALU. ηνλ δηθό ζαο ππνινγηζηή ην θύθισκα DMA είλαη ελεξγνπνηεκέλν; α) Φξήζε ηεο εληνιήο JBUS ALU Σ1 ΙΝ Σ2 JBUS Σ3 NUM Σ4 Ι/Ο T1 Σ2 Δθηέιεζε ΙΝ Σ3 T4 β) Φσξίο ρξήζε ηεο εληνιήο JBUS Σ1 ΙΝ Σ2 NUM T4 ALU Ι/Ο T1 Σ2 Δθηέιεζε ΙΝ Σ3 Σρήκα 4.5 Η εληνιή JBUS ηε πξώηε πεξίπησζε (ρξήζε ηεο JBUS) βιέπνπκε όηη ζην ρξνληθό δηάζηεκα από Σ1 σο Σ2 εθηειείηαη από ηελ ALU ε πξώηε θάζε. ην ρξνληθό δηάζηεκα από Σ2 σο Σ3 νη δύν κνλάδεο ιεηηνπξγνύλ ηαπηόρξνλα. Η ALU θάλεη θύθινπο γύξν από ηνλ εαπηό ηεο(jbus) πεξηκέλνληαο ηελ κνλάδα Ι/Ο λα κεηαθέξεη ηνπο ραξαθηήξεο(δεύηεξε θάζε ηεο εληνιήο ΙΝ). απηνύο πνπ ζα δεκηνπξγεζεί ε απνξία «γηαηί ε εθηέιεζε ηεο εληνιήο ΙΝ λα κελ ζπλεπάγεηαη απηόκαηα θαη ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο JBUS»

19 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ιέκε όηη πνιιέο θνξέο ε ηαπηόρξνλε ιεηηνπξγία ALU θαη κνλάδσλ Ι/Ο κέζα ζην ίδην πξόγξακκα καο είλαη επηζπκεηή. Αλ δε ππήξρε ε εληνιή JBUS ηόηε από ηελ ρξνληθή Σ2 ζηηγκή θαη πέξα, ζα είρακε ηελ ηαπηόρξνλε εθηέιεζε ηεο δεύηεξεο θάζεο ηεο εληνιήο ΙΝ θαη ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο NUM ε νπνία κεηαηξέπεη ηα δεδνκέλα εηζόδνπ ζε αθεξαίνπο αξηζκνύο. Απηό δεκηνπξγεί πξόβιεκα γηαηί ηα δεδνκέλα κπνξεί λα κελ έρνπλ κεηαθεξζεί αθόκε. Αο έιζνπκε ηώξα ζην βήκα Β1.3. Η εληνιή «κεηέηξεςε ηνπ δύν αξηζκνύο από ραξαθηήξεο ζε δπαδηθή κνξθή» ζέιεη πεξηζζόηεξε αλάιπζε. Αο ππνζέζνπκε όηη νη 16 ιέμεηο κεηαθέξζεθαλ ζηε θεληξηθή κλήκε θαη ε πξώηε ιέμε πήγε ζηελ δηεύζπλζε 0000 (ρήκα 4.6). Δπνκέλσο ν πξώηνο αξηζκόο ζα βξίζθεηαη ζηηο δηεπζύλζεηο 0000 θαη 0001 θαη ν δεύηεξνο αξηζκόο ζηηο δηεπζύλζεηο 0002 θαη 0003, πάληα όκσο κε κνξθή ραξαθηήξσλ όπσο δηαβάζηεθαλ από ηελ είζνδν. Αλ δηαβαζηνύλ νη αξηζκνί 11 θαη 253, νη ηέζζεξηο ιέμεηο ηεο κλήκεο ζα έρνπλ ηελ εηθόλα πνπ θαίλεηαη ζην ζρήκα 4.6. Αλαγλσξίζηε κε ηε βνήζεηα ηνπ πίλαθα 4.1 ηηο εηθόλεο ηνπο. Μελ μερλάηε όηη ε κεηαθνξά γίλεηαη ραξαθηήξα-ραξαθηήξα Σρήκα 4.6 Δηθόλα κλήκεο γηα ηα δεδνκέλα εηζόδνπ Τν βήκα Β1.3 Μεηέηξεςε ηνπο δύν αξηζκνύο από ραξαθηήξεο ζε δπαδηθή κνξθή γίλεηαη: Β1.3.1 Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο δηεύζπλζεο 0000 ζηνλ ra (LDA) Β1.3.2 Μεηέηξεςε ην πεξηερόκελν ησλ ra θαη rx από ραξαθηήξεο ζε ζε δπαδηθή κνξθή (ΝUM). Απνηέιεζκα ζηνλ ra. Β1.3.3 Απνζήθεπζε ην πεξηερόκελν ησλ ra ζε κία λέα ζέζε ηεο κλήκεο κε δηεύζπλζε (STA) (πξώηνο αξηζκόο). Β1.3.4 Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο δηεύζπλζεο 0002 ζηνλ ra θαη ην πεξηερόκελν ηεο δηεύζπλζεο 0003 ζηνλ rx (STX) Β1.3.5 Όπσο θαη ην βήκα Β1.3.2 Β1.3.6 Απνζήθεπζε ην πεξηερόκελν ηνπ ra ζε κηα ζέζε ηεο κλήκεο κε Γηεύζπλζε 0017 (STA). (δεύηεξνο αξηζκόο).

20 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ην ζρήκα 4.7 παξνπζηάδνπκε ηελ πξνεηνηκαζία θαη ηελ ιεηηνπξγία ηεο εληνιήο NUM γηα ηηο ζέζεηο ηεο κλήκεο 0002 θαη LDA 0002 LDX 0003 rax NUM ra STA Σρήκα 4.7 Λεηηνπξγία ηεο εληνιήο NUM Θ αλαιύζνπκε ηώξα ην βήκα Β.2 Βξεο ηνλ κεγαιύηεξν Β2.1 Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο δηεύζπλζεο 0017 ζηνλ ra (LDA). Β2.2 πλέθξηλε ην πεξηερόκελν ηνπ ra κε ην πεξηερόκελν ηεο δηεύζπλζεο 0016 (πξώηνο αξηζκόο) (CMPA). Β2.3 Αλ ε ηηκή ηνπ είλαη EQUAL ή GREATER πήγαηλε ζην Β2.5 (JGE) Β2.4 Φόξησζε ζηνλ ra ην πεξηερόκελν ηεο δηεύζπλζεο 0016 (πξώηνο αξηζκόο) (LDA). Β2.5 Δπόκελε εληνιή (πξώηε εληνιή ηνπ βήκαηνο Β3). Ο παξαπάλσ αιγόξηζκνο ηνπνζεηεί ζηνλ ra ηνλ κεγαιύηεξν από ηνπο δύν αξηζκνύο πνπ δηαβάζηεθαλ. Σν βήκα Β3 Τύπσζε ην απνηέιεζκα (ηνλ κεγαιύηεξν) έρεη ζαλ απνζηνιή λα πάξεη ην απνηέιεζκα πνπ ππάξρεη ζηνλ ra (δπαδηθή κνξθή), λα ην κεηαηξέςεη ζε ραξαθηήξεο, θαη λα ην ηππώζεη ζε κηα γξακκή ηνπ εθηππσηή. Β3.1 Μεηέηξεςε ην πεξηερόκελν ηνπ ra από ηε δπαδηθή κνξθή ζε κνξθή ραξαθηήξσλ. Β3.2 Γώζε εληνιή ζηνλ εθηππσηή λ αξρίζεη ε εθηύπσζε (OUT). Β3.3 Πεξίκελε κέρξη λα ηειεηώζεη ε εθηύπσζε (JBUS).

21 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ ην βήκα Β3.1 δελ αληηζηνηρεί θακία εληνιή ΜΙΥ. Θέιεη επνκέλσο πεξηζζόηεξε αλάιπζε. Η εληνιή OUT γηα λα ιεηηνπξγήζεη ζέιεη λα γλσξίδεη ηελ δηεύζπλζε ηεο πξώηεο ιέμεο ελόο ρώξνπ κλήκεο κήθνπο 24 ιέμεσλ. ηνλ ρώξν απηό ν πξνγξακκαηηζηήο ηνπνζεηεί κηα γξακκή εθηύπσζεο. Σηο ιέμεηο απηέο ζα ηηο κεηαθέξεη ραξαθηήξα - ραξαθηήξα ζηνλ εθηππσηή. Άξα ην βήκα Β3.1 Μεηέηξεςε ην πεξηερόκελν ηνπ ra από ηε δπαδηθή κνξθή ζε κνξθή ραξαθηήξσλ γξάθεηαη: Β3.1.1 Μεηέηξεςε ην πεξηερόκελν ηνπ ra από δπαδηθή κνξθή ζε κνξθή ραξαθηήξσλ θαη βάιε ην απνηέιεζκα ζηνπο θαηαρ. Α θαη Υ (CHAR) Β3.1.2 Σνπνζέηεζε ην πεξηερόκελν ηνπ ra ζηελ πξώηε από ηηο 24 ιέμεηο (δηεύζπλζε 0018) θαη ην πεξηερόκελν ηνπ rυ ζηε δεύηεξε (δηεύζπλζε 0019). ra CHAR rax STA 0018 STX Σρήκα 4.8 Λεηηνπξγία ηεο εληνιήο CHAR. ην ζρήκα 4.8 παξνπζηάδνπκε ηε ιεηηνπξγία ηεο εληνιήο CHAR θαη ηελ πξνεηνηκαζία ηεο εγγξαθήο εμόδνπ. Σν βήκα 4 δελ αλαιύεηαη πεξηζζόηεξν. Σν πξόγξακκα καο απνηειείηαη από 20 εληνιέο. Απηέο ζα ηνπνζεηεζνύλ δηαδνρηθά από ηε ζέζε κε δηεύζπλζε 0042 έσο ηε ζέζε κε δηεύζπλζε Οη 18 εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο ζα ηνπνζεηεζνύλ ζηηο 18 δηεπζύλζεηο σο εμήο: 0042 Άξρηζε ηελ δηαδηθαζία αλάγλσζεο ιέγνληαο ζηελ κνλάδα εηζόδνπ λα κεηαθέξεη κηα εγγξαθή εηζόδνπ (80 ραξαθηήξεο) ζηηο δηεπζύλζεηο (IN) 0043 Πεξίκελε ην ηέινο ηεο αλάγλσζεο (JBUS) Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο ζέζεο 0000 ζηνλ ra (LDA).

22 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο ζέζεο 0001 ζηνλ rx (LDX) Μεηέηξεςε ζε δπαδηθή κνξθή ηνλ πξώην αξηζκό (NUM) Απνζήθεπζε ην πεξηερόκελν ηνπ ra ζηε δηεύζπλζε 0016 (STA) Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο ζέζεο 0002 ζηνλ ra (LDA) Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο ζέζεο 0003 ζηνλ rυ (LDΥ) Μεηέηξεςε ζε δπαδηθή κνξθή ηνλ δεύηεξν αξηζκό (NUM) Απνζήθεπζε ην πεξηερόκελν ηνπ ra ζηε δηεύζπλζε 0017 (STA) Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο δηεύζπλζεο 0017 ζηνλ ra (LDA) 0053 πλέθξηλε ην πεξηερόκελν ηνπ ra κε απηό ηεο ζέζεο 0016 (CMPA) 0054 Αλ ε ηηκή ηνπ είλαη EQUAL ή GREATER πήγαηλε ζηελ εληνιή πνπ βξίζθεηαη ζηε δηεύζπλζε 0056 (JGE) Φόξησζε ην πεξηερόκελν ηεο ζέζεο 0016 ζηνλ ra (LDA) Mεηέηξεςε ην απνηέιεζκα πνπ βξίζθεηαη ζηνλ rα ζε ραξαθηεξ.(char) 0057 Απνζήθεπζε ην πεξηερόκελν ηνπ ra ζηε ζέζε 0018 ( ηα πξώηα 5 bytes ηεο εηθόλαο ηνπ απνηειέζκαηνο) (STA) Aπνζήθεπζε ην πεξηερόκελν ηνπ rx ζηε ζέζε 0019 (ηα επόκελα 5 bytes ηνπ απνηειέζκαηνο) (STX) Άξρηζε ηελ δηαδηθαζία εθηύπσζεο ιέγνληαο ηνλ εθηππσηή λα ηππώζεη ζε κηα γξακκή ηνπ εθηππσηή ηηο 24 ζέζεηο κλήκεο πνπ βξίζθνληαη ζηηο δηεπζύλζεηο (OUT) Πεξίκελε ην ηέινο ηεο εθηύπσζεο (JBUS) ηακάηεζε ην πξόγξακκα (HLT). Μεηάθξαζε ηνπ θώδηθά Μεηά απ όιε απηή ηελ αλάιπζε είκαζηε έηνηκνη πηα λα κεηαηξέςνπκε ην παξαπάλσ πξόγξακκα ζε γιώζζα κεραλήο. Μνλαδηθά καο εθόδηα είλαη ν πίλαθαο κε ηα ζπκβνιηθά νλόκαηα θαη ηνπο αληίζηνηρνπο θσδηθνύο εληνιώλ (παξάξηεκα ΙΙ) θαη ν ράξηεο κλήκεο (ζρήκα 4.4). ε πξώηε θάζε θαηαζθεπάδνπκε ηελ ζπκβνιηθό πξόγξακκα πνπ βξίζθεηαη ζην δεμηό κέξνο, θαη κεηά κεηαηξέπνπκε ηελ ζπκβνιηθή πεξηγξαθή ζε θώδηθά ζηελ νθηαδηθή κνξθή.

23 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ (Γηεπζ.) 8 m Ι F C ύκβνια (Γηεπζ.) ΙΝ 0(16) JBUS 43(16) LDA LDX NUM STA LDA LDX NUM STA LDA CMPA JGE LDA CHAR STA STX OUT 18(18) JBUS 60(18) HLT 0061 ην ζεκείν απηό ζα θάλνπκε ηελ εμήο παξαηήξεζε ζρεηηθά κε ηα βήκαηα Β1.3.6 θαη Β2.1. Γηα λα γίλεη ε ζύγθξηζε ζην βήκα Β2.2 ν δεύηεξνο αξηζκόο πξέπεη λα βξίζθεηαη ζηνλ ra. Απηόο όκσο (ν αξηζκόο) ήηαλ ήδε ζηνλ ra κεηά ην ηέινο ηνπ βήκαηνο Β1.3. Άξα ε ελέξγεηα καο, λα ηνλ κεηαθέξνπκε ζε κηα ζέζε ηεο κλήκεο (B1.3.6) θαη λα ηνλ επαλαθέξνπκε (Β2.1) ζηνλ ra θξίλεηαη ζαλ πεξηηηή. Δπνκέλσο από ην ηειηθό καο πξόγξακκα ζ απαιείςνπκε ηα βήκαηα Β1.3.6 θαη Β2.1. Η ελέξγεηα καο απηή θάλεη ηαρύηεξν ην πξόγξακκα καο (δύν εληνιέο ιηγόηεξεο) θαη εμνηθνλνκεί θαη κηα ζέζε κλήκεο (δηεύζπλζε 0021 ζην νθηαδηθό). Η ελέξγεηα απηή νλνκάδεηαη ηνπηθή βειηηζηνπνίεζε (Local optimization). Αλ θάλνπκε ηέηνηεο πεξηηηέο ελέξγεηεο, όηαλ γξάθνπκε ζε κηα αλώηεξε γιώζζα πξνγξακκαηηζκνύ, ε ηνπηθή βειηίσζε γίλεηαη απηόκαηα από ηνλ κεηαθξαζηή. Οη δηεπζύλζεηο ζην αξηζηεξό κέξνο είλαη ην νθηαδηθό θαη ζην δεμηό κέξνο είλαη ζην δεθαδηθό ζύζηεκα. Οη αξηζκνί ζηε ζπκβνιηθή πεξηγξαθή είλαη ζην δεθαδηθό ζύζηεκα ελώ νη αξηζκνί κέζα ζηηο παξελζέζεηο είλαη νη θσδηθνί ησλ κνλάδσλ εηζόδνπ - εμόδνπ. ηνλ πίλαθα 4.2 παξνπζηάδνπκε ηελ αληηζηνηρία κεηαμύ ησλ ζπκβνιηθώλ νλνκάησλ ησλ εληνιώλ θαη ησλ θσδηθώλ ηνπο (νθηαδηθό).

24 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ πκβνιηθό όλνκα Κσδηθόο F-πεδίν εκαζία F-πεδίνπ IN κνλάδα εηζόδνπ JBUS κνλάδα εηζόδνπ LDA πεδίν (0:5) LDX πεδίν (0:5) NUM ηξνπνπνηεηήο STA πεδίν (0:5) STΥ πεδίν (0:5) CMPA πεδίν (0:5) JGE ηξνπνπνηεηήο CHAR ηξνπνπνηεηήο OUT κνλάδα εμόδνπ JBUS κνλάδα εμόδνπ HLT ηξνπνπνηεηήο Πίλαθαο 4.2 πκβνιηθόο πίλαθαο εληνιώλ Σέινο ν θώδηθαο πνπ αληηιακβάλεηαη ν ππνινγηζηήο θαη νλνκάδεηαη γιώζζα κεραλήο είλαη απηόο πνπ πξνθύπηεη αλ κεηαηξέςνπκε ηελ νθηαδηθή κνξθή ηελ εληνιήο ζε δπαδηθή. Σν πιήξεο κεηαθξαζκέλν πξόγξακκα ηόηε ζα έρεη ε κνξθή: Γηεύζπλζε Δληνιή ζε γιώζζα κεραλήο

25 Κεθάιαην 4 Ο Τπνινγηζηήο ΜΙΥ Με ηελ παξαπάλσ δηαδηθαζία ν αλαγλώζηεο παίξλεη κία ηδέα, ηνπ ηη ζεκαίλεη γιώζζα κεραλήο θαη πόζε επίπνλε θαη κεζνδηθή εξγαζία ρξεηάδεηαη γηα λα παξαρζεί έλαο θώδηθαο ρσξίο ιάζε. Καη κηα αθόκε παξαηήξεζε. Αλ γηα νπνηνδήπνηε ιόγν ζειήζνπκε λα θάλνπκε ζε έλα ζεκείν κηα δηόξζσζε, ζα πξέπεη λ αιιάμνπκε όιεο ηηο δηεπζύλζεηο από εθεί θαη θάησ. Δίλαη απόιπηα θαηαλνεηό ν αλαγλώζηεο λα αηζζάλεηαη ιίγν πειαγσκέλνο ύζηεξα από απηό ηνλ θαηαηγηζκό ελλνηώλ θαη δηαδηθαζηώλ. Όκσο ζθνπόο απηήο ηεο ελόηεηαο δελ ήηαλ λα κάζεη ν αλαγλώζηεο λα ζπληάζζεη πξνγξάκκαηα, αιιά λα θαηαλνήζεη ηελ δηαδηθαζία ζύληαμεο ελόο πξνγξάκκαηνο ζε γιώζζα κεραλήο. 4.5 Κύθινο Αλάθιεζεο - Δθηέιεζεο Δληνιήο Ο ΜΙΥ ζαλ όινπο ηνπο ππνινγηζηέο απνζεθεπκέλνπ πξνγξάκκαηνο αθνινπζεί ηελ ίδηα δηαδηθαζία εθηέιεζεο κηαο εληνιήο. Η κνλάδα ειέγρνπ (CU) θαλνλίδεη ηνλ θύθιν αλάθιεζεο-εθηέιεζεο εληνιήο. Ο θύθινο απηόο απνηειείηαη από ηέζζεξα βήκαηα πνπ επαλαιακβάλνληαη ζπλερώο κέρξη ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο HLT. Αο δνύκε ηώξα κε θάπνηα ιεπηνκέξεηα ηα ηέζζεξα βήκαηα. Βήκα Ι Aλάθιεζε εληνιήο : Όπσο είπακε πην πξηλ αλαθεξόκελνη ζηνλ απαξηζκεηή εληνιώλ (PC), απηόο πεξηέρεη ηελ δηεύζπλζε ηεο εληνιήο πνπ πξόθεηηαη λα εθηειεζηεί. Πξηλ λ αξρίζεη ε εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο ν PC πεξηέρεη ηελ δηεύζπλζε ηεο πξώηεο εθηειέζηκεο εληνιήο(ππεύζπλν γηα απηό είλαη ην ιεηηνπξγηθό ζύζηεκα). ηελ πεξίπησζε ηνπ παξαδείγκαηνο πνπ αλαθέξακε πην πξηλ ν PC ζα πεξηέρεη ηελ δηεύζπλζε (0051) 8. Βήκα Ι.1. Σν πεξηερόκελν ηνπ PC αληηγξάθεηαη ζηνλ ΜAR. Βήκα Ι.2. Η κλήκε εθηειεί έλα θύθιν κλήκεο θαη θέξλεη ζηνλ MDR ην πεξηερόκελν ηεο ζέζεο κλήκεο, ηεο νπνίαο ε δηεύζπλζε ππάξρεη ζηνλ MAR, δειαδή ηελ εληνιή. Βήκα ΙΙ Απνθσδηθνπνίεζε εληνιήο : Η κνλάδα ειέγρνπ απνθσδηθνπνηεί ηελ εληνιή, δειαδή εξκελεύεη ηηο πιεξνθνξίεο πνπ ππάξρνπλ ζηα πεδία ηεο εληνιήο θαη ηηο κεηαηξέπεη ζε εληνιέο ειέγρνπ πνπ πξέπεη λα ζηαινύλ ζηεο άιιεο κνλάδεο (θπξίσο ζηελ ALU). ην βήκα απηό απμάλεηαη θαηά έλα ν PC, έηζη ώζηε λα πεξηέρεη ηελ δηεύζπλζε ηεο επόκελεο εληνιήο. ην βήκα ΙΙ αλαιύεηαη ζε δύν επί κέξνπο βήκαηα. Βήκα ΙΙ.1. Απνθσδηθνπνίεζε ηεο εληνιήο από ηελ κνλάδα ειέγρνπ. Βήκα ΙΙ.2. Αύμεζε θαηά 1 ηνπ απαξηζκεηή εληνιώλ (PC). Βήκα ΙΙΙ Δθηέιεζε ηεο εληνιήο : Οη εληνιέο κπνξνύλ λα ρσξηζηνύλ ζε ηξεηο θαηεγνξίεο ζε ζρέζε κε ηνλ παξάγνληα ηεο εληνιήο. Έηζη έρνπκε: α) Δληνιέο ζηηο νπνίεο ν παξάγνληαο ιεηηνπξγεί ζαλ δεδνκέλν. β) Δληνιέο ζηηο νπνίεο ν παξάγνληαο ιεηηνπξγεί ζαλ απνηέιεζκα. γ) Δληνιέο πνπ δελ έρνπλ παξάγνληα.