Při výběru adresních módů jsem vycházel z návrhu adresních módů PDP-8. Procesor, který má jen jeden pracovní registr, v našem případě střadač A, potřebuje nedostatek registrů nějak kompenzovat. PDP-8 tak činí adresním modem s přístupem k nulté stránce paměti a s přístupem k aktuální stránce paměti. Tím se počet míst která jsou procesoru snadno dostupná a dají se považovat v určitém smyslu za registry podstatně zvýší. V případě PDP-8 je to 128 slov v nulté stránce a 128 slov v aktuální stránce.

Adresní mód nulté stránky mi plně vyhovuje, je to něco co se objevuje například i vprocesorech 6502 a 6800. Adresní mód přístupu k aktuální stránce je mi značně proti srsti. Hlavní námitku kterou proti němu mám lze ukázat na jednoduché věci. V následujícím kódu, který vznikl například po přidání instrukce nebo jiné změně která posunula instrukce TAD a AND, se instrukce AND již odkazuje na úplně jinou adresu než původně. Je to proto že se posunula do další stránky.

1016:   VAR1:   DW 6
1018:   VAR3:   DW 0
…
1176:           CLA CLC
1177:           TAD 16
                ;  Změna aktuální stránky
1200:           AND 18
…

Kód pro PDP-8 tedy není imunní vůči posouvání v paměti. Znamená to že se význam instrukce mění, podle toho kde se v paměti nachází. Vím že v případě PDP-8 se jedná o obrovské zjednodušení konstrukce. Dnes použiji místo tohoto adresního módu mód jiný, relativní k hodnotě čítače instrukcí. Toto řešení je hezčí pro programátora ale klade větší nároky na konstrukci procesoru a tak se vůbec nedivím že jej v době konstruování PDP-8 nepoužili. Asi by výrazně prodražil konstrukci.

Pokud budu ochoten obětovat určité zvýšení komplexity obvodu generování adresy a přístupu k operandu, dostanu se k následujícím adresním módům.

  8   7   6
+---+---+---+
| R | I | Z |
+---+---+---+

Bity v tomto poli mají následující význam.

Následující tabulka uvádí všechny uvažované adresní módy. Pouze některé budou použity a jsou jim přiděleny kombinace bitů.

Použití jen dvou bitů pro specifikování adresního módu, jak to má PDP-8 (I a Z), by příliš omezilo množství adresních módů.

Mód P Relative má jednu zvláštnost, která je patrná na následující ukázce.

1234: 1x00      AD P,0
1235: 2345      DW 2345

Co instrukce AD na adrese 1234 provádí? V průběhu načítání instrukce z adresy 1234 byla zvětšena hodnota v registru P o jedničku, aby P ukazoval na následující instrukci. P tedy obsahuje hodnotu 1235. Co se děje dále? Při výpočtu efektivní adresy EA z výrazu P,0 s spočte EA=P+0=1235. Poté se z paměti přečte operand OP=mem[1235] což je 2345. Tímto způsobem můžeme snadno realizovat mód s velkými přímými literály. Samozřejmě že je to ideální mód pro skoky přes celou paměť a pro volání podprogramů. Například volání podprogramu na adrese 620 realizujeme instrukcí:

1252: 6x00      BL P,0
1253: 0620      DW 0620

Zvláštnost na kterou je třeba upozornit je to, že po ukončení instrukce ukazuje P na slovo 1235, v případě skoku na 1253. Na těchto adresách je očekávána další instrukce. Proto je v tomto zvláštním případě, kdy je čtena hodnota relativně k P s posunutím 0, provedena korekce P zvětšením o jedničku.

Tabulku adresních módů tedy mužeme rozšířit o další řádek, což není nic jiného než jiný zápis pro speciální variantu jiného adresního módu.

Dalším adresním módem, který považuji za velmi užitečný, je malý přímý literál. Tedy hodnota přímo zapsaná do instrukce. Dolních 6 bitů se v tomto módu interpretují jako malé číslo kterému se rozšíří znaménko do zbývajících bitů. Můžeme tedy do instrukce přímo zapsat malá čísla v rozsahu od -32_DEC do +31_DEC. Ačkoli bychom mohli použít právě zavedený mód Long Literal, vložení čísla přímo do instrukce zkrátí programový kód a rovněž jej zrychlí.

Uvedené adresní módy, které pokrývají 4 základní kombinace se dají vyjádřit použitím pouhých dvou bitů. Mám tedy na vybranou, zdali se u těchto 4 (5) adresních módů zastavím, nebo zdali využiji třetí bit k jejich rozšíření.

Jedním z rozšíření adresních módů, které zavedli u PDP-8 je nepřímé adresování se zvětšním ukazatele před použitím. Tato varianta je zavedena pomocí zvláštních adres v adresním prostoru. Jedná se o adresy 0010 až 0017. Kdykoliv je čten obsah paměti prostřednictvím těchto adres, jsou tyto zvětšeny o 1. Je velmi lákavé zavést další dva adresní módy, a to Indirect Pre Decrement a Indirect Post Increment. Tyto módy by dovolovali velmi snadno realizovat zásobníky a práci s ukazateli. Na druhou stranu je možno použít přístup PDP-8 a realizovat oba módy vázáním na speciální adresy v paměti. Například mne napadá následující.

Uvedený přístup, jako jeden z možných, dovolí realizovat dodatečné adresní módy bez změny v procesoru navázáním speciálních vlastností na adresy v paměti. Výhodou je že není třeba měnit instrukční sadu a tím pádem procesor. Nevýhodou je že se sníží počet dostupných slov paměti v rozsahu nulté stránky. V tomto konkrétním případě dojde ke snížení počtu slov o 16_DEC z celkových 64_DEC což je nezanedbatelné číslo. Samozřejmě že je možné provést další optimalizaci, například místo adres 0010…0017 s navázáním speciálních funkcí na následující 0020…0037, Určit jako speciální jen adresy 0020…0027 s tím že při čtění dochází k Post Inkrementaci a s namapováním adresy 0030…0037 na 0020…0027 s tím že při čtení dochází k Pre Dekremantaci.

Oba dva módy, tedy Indirect Post Increment a Indirect Pre Decrement považuji za natolik důležité že je musím zavést. Otázkou zůstává jak. Volný bit v trojci bitů adresního módu totiž můžu využít tak, že jej přiřadím k datovému poli dolních 6-ti bitů, teré tak prodloužím na 7. V tom okamžiku si zvětším velikost nulté stránky na dvojnásobek tedy na 128_DEC slov. To je velmi lákavé. Nebo můžu udělat úplně jinou věc. Rozšířit počet střadačů v procesoru z jednoho na dva. Toto by opět zvedlo možnosti v programování.

Pokud se omezím jen na zásobníky, lze ze specifickými registry zacházet tak, že je určen jeden rozsah, například od 0010 do 0017. Veškeré přístupy k těmto buňkám paměti se chovají normálně, speciální chování je navázáno jen na nepřímý adresní mód (n) Zero Page Indirect. Pokud zapisujeme do adresy buňkou určené, dojde před zápisem k dekrementaci hodnoty v buňce. Pokud naopak čteme, dojde po čtení k inkrementaci adresy v buňce. Tímto způsobem se nesnížíme počet použitelných buňek v nulté stránce paměti.

Domnívám se však, že pokud se mám podržet původní myšlenky jendoduchosti designu, kterou jsem dost narušil již zavedením módů P Relative, že nemá smysl zavádět další registr.

Pro tuto chvíli zanechám úvah na téma třetího bitu v adresním módu a tento bit ponechám „nevyužitý“ a volný pro případná další rozšíření počítače.