Com sys lab/instruction set

จาก com sys lab

หน้านี้จะระบุคำสั่งและสถาปัตยกรรมพื้นฐานของ cpu ที่จะสร้าง

รายละเอียดทั่วไป

• มี 4 บิต register จำนวน 8 ตัว ตัวที่ $0 และ $7 เป็นตัวที่มีหน้าที่พิเศษ
• คำสั่งทุกคำสั่งมีขนาดเท่ากันหมด มีขนาด 8 บิต
• การติดต่อกับหน่วยความจำแบ่งเป็นสองส่วน คือ
  • Instruction Memory - อ่านอย่างเดียว เป็นหน่วยความจำ 8 บิต มี address 8 เส้น (รวมเนื้อที่ 256 ไบต์)
  • Data Memory - อ่านและเขียน เป็นหน่วยความจำ 4 บิต มี address 8 เส้น (รวมเนื้อที่ 256 x 4bit)
• การคำนวณเชิงเลขต่างๆ จะทำกับ register $0 ซึ่งบางครั้งจะเรียกว่า accumulator หรือบางทีอาจจะเขียนเป็น $a

ชุดคำสั่ง

คำสั่ง nop

• 0000 0000 --- NOP

คำนวณคณิตศาสตร์

คำสั่ง ALU จะมีรูปแบบคือ 00xx xxxx (หมายเหตุ ต้องระวังไม่ให้มีคำสั่ง 0000 0000 = NOP)

ทุกคำสั่งจะทำงานกับ $0 (บวกเข้ากับ $0, ลบจาก $0)

• 0001 0rrr --- ADD r
• 0001 1rrr --- SUB r

• 0000 1rrr --- NAND r
• 0010 0rrr --- AND r
• 0010 1rrr --- OR r

กระโดด

คำสั่งกระโดดทั้งหมดจะมีรูปแบบคือ 11xx xxxx

การกระโดดทั่วไปจะเป็น short jump (relative jump) โดยค่า PC จะโดนปรับตามค่า immediate (คิดเป็น signed 4 bit integer) ที่ระบุใน instruction ค่า PC ตั้งต้นจะเป็น PC ของคำสั่งนั้นเอง เช่น ถ้าสั่ง JMP 0 จะกระโดดค้างอยู่ที่เดิม

• 1100 iiii --- JMP i (unconditional jump)
• 1101 iiii --- JZ i (jump if zero flag is set)

• 1111 0000 --- JL (unconditional long jump) กระโดดไปที่ตำแหน่ง $6:$7

อ่านและเขียนค่า

คำสั่งอ่านและเขียนค่าจะมีรูปแบบคือ 10xx xxxx

• 1000 0rrr --- LDA r
• 1000 1rrr --- STA r

• 1011 iiii --- LDAI i (load immediate to $0)

• 1001 0000 --- LDAM (load data memory at address $6:$7 to $0)
• 1001 1000 --- STAM (save $0 to data memory at address $6:$7)