30.1.5. Instrukční sada s šestnácti instrukcemi

30.1.5. Instrukční sada s šestnácti instrukcemi
	30.1. Instrukční sady s malým počtem instrukcí a jednou či více adresami

Instrukce se čtyřmi bity na operační kód umožňují již celkem velkou sadu až 16 instrukcí. Nyní, když jsme prošli návrhy s 8 a menším počtem instrukcí, musí nám těchto 16 zdá hodně. A to také je. Při umístňování instrukcí do tabulky můžeme usnadnit programátorovi život tak, že se podíváma na běžně psyný kód pro procesor s menším počtem instrukcí. Pokusíme se vyhledat často opakované vzory a těm přidělit vlastní operační kód. Takto jsem do tabulky umístnil instrukce LD, SUB, OR a XOR.

S tím jak se tabulka plnila jsem se rozhodl instrukce v ní přeskupit. Myšlenka přeskupení instrukcí je rozmístnit je tak, aby bylo možno realizovat jejich dekódování jednodušeji, s menším počtem hradel. První myšlenka byla oddělit od sebe instrukce které z paměti pouze čtou, od instrukcí které do paměti i zapisují. Takto jsem se rozhodl umístnit do prvních 8 pozic, první a do dalších 4 druhé. Je-li tedy první bit operačního kódu 0 může obvod přípravy operandu zahájit čtení operandu z paměti nezávisle na dekódování ostatních bitů operačního kódu. Vzniklo tedy rozdělení:

0...	operand=mem[a]
1	…; →mem[a]

Toto jsem dále upravil po zakreslení instrukcí skoků.

0...	operand=mem[a] # load
10	…; →mem[a] #store, load modify store
11	… →PC #skoky

Do tabulky jsem také umístnil instrukce pro zmenšení a zvětšení hodnoty v paměti (INC a, DEC a). A poté ještě i instrukce s nepřímým adresováním (LDD a, STD a). Na závěr jsem se rozhodl doplnit skoky instrukcí určenou pro programování cyklů (DJNZ)

Zůstaly mi volné dvě místa v tabulce s operačními kódy 0111 a 1111. Do těch jsem umístnil mikdokódovanou instrukci ve stylu instrukce OPR a poslední pozici nechal volnou pro případnou další mikrokódovanou instrukci nebo pro rozšíření procesoru.

Výsledná tabulka vypadá následovně.

Tabulka 30.1. Ukázka návrhu instrukční sady

kód	zápis	popis operace
0000	LD a	AC=mem[a]; {ZN}
0001	LDD a	AC=mem[mem[a]]; {ZN}
0010	ADD a	AC=AC+mem[a]; {CZN}
0011	SUB a	AC=AC-mem[a]; {CZN}
0100	AND a	AC=AC∧mem[a]; {ZN}
0101	OR a	AC=AC∨mem[a]; {ZN}
0110	XOR a	AC=AC⊕mem[a]; {ZN}
0111	OPR x	μCode CLA, CLC, CPA, CPC, ROT(Arit/Logic), ROT(Left, Right), INCA, …
1000	ST a	mem[a]=AC
1001	STD a	mem[mem[a]]=AC
1010	INC a	mem[a]=mem[a]+1; {CZ}
1011	DEC a	mem[a]=mem[a]-1; {CZ}
1100	JSR a	save PC; a→PC
1101	JMP a	a→PC
1110	DJNZ a	AC=AC-1; if AC!=0 then a→PC
1111		volné pro další rozšíření

V nevyužitých polích mohou být mikrokódované instrukce. Ve skutečnosti taková instrukce musí být alespoň jedna. Tato pak specifikuje operace nad střadačem AC a příznakem C, (CLA, CLC, CPA, CPC). Další operace jsou rotace a posuvy (ROL,ROR,ASL,ASR). Poté doplňkové instrukce jako například zastavení procesoru, specální instrukce jako například prohození (swap) dolní a horní poloviny střadač, atd.

Uvedený příklad instrukcí je jen orientační. Instrukční sada není založena na důkladné analýze kódu a je to jen "střelba od boku". Už teď mě napadají drobná vylepšení.

Úprava LDD a STD instrukcí pro práci se zásobníkem. Tyto instrukce bych přejmenoval a předefinoval takto:

	LDS	mem[a]=mem[a]+1; AC=mem[mem[a]] # POP
	STS	mem[mem[a]]=AC; mem[a]=mem[a]-1; # PUSH


30.1.4. Instrukční sada s osmi instrukcemi		Kapitola 31. Binární aritmetika