Zadání
Operand, jehož délka ve slovech (1 slovo = 16b = 2B) je uložena v registru L, jehož počáteční adresa je uložena v registru D a který je uložen v paměti způsobem "big-endian" uložte jako "little-endian".Popis instrukce pro programátora
- Instrukce: BEL
- Význam názvu: Big-Endian to Little
- Operační znak: 10010010 (92h)
- Vstupy:
D = adresa operandu v paměti L = délka operandu v 16b slovech [D] ... operand v paměti v uložení big-endian - Výstupy po provedení instrukce:
DOUT = DIN + L SOUT = SIN + L WOUT = nedefinováno LOUT = 0 [DIN] ... operand v paměti v uložení little-endian CF = 0 ZF = (operand == 0)? 1 : 0 SF, OF, AF = nedefinováno PCOUT = PCIN + 1 - Slovní popis chování:
Instrukce otočí pořadí bytů operandu ležícího v paměti na adrese [D], čímž změní jeho uložení z pořadí big-endin (big-end-first) na little-endian (little-end-first) (nebo naopak). Vstupním parametrem s délkou operandu ve slovech (1 slovo = 16b = 2B) je registr L, který je po vyhodnocení instrukce vynulován. Příznak CF je po vyhodnocení vynulován a ZF má význam nulovosti zpracovávaného operandu (tozn. ZF je nastaveno, právě tehdy, jsou všechny byty operandu v paměti nulové), ostatní příznaky nemají význam. - Změněné registry: D, S, W, L, Flags
- Počet taktů instrukce: Texec = Tdecd + 5 + 16*L + 5*Twait
L je délka operandu ve slovech
Tdecd je počet taků na kontrolu přerušení a následné dekódování instrukce. (zde 8 viz níže)
Twait je počet dodatečných čekacích taktů při přístupu k paměti (Wait takty). - Použitelnost prefixů UCF, SWW: Instrukce nemá definované chování pokud je použit některý z prefixů.
Popis algoritmu instrukce
- Dekódování:
Operační znak 92h patří mezi nepoužité operační znaky procesoru DOP-v3. Odezva původního procesoru je prázdná operace. K dekódování stačí změnit cíl varianty 10 na návěští RRCJSW z INTCHECK na začátek mikroprogramu mojí instrukce (BEL). - Princip řešení:
V registru S si uchováme adresu začátku operandu, což provedeme zkopírováním registru D do S. Registr D bude uchovávat adresu té části operandu, která je již zpracovaná a to od konce. Na začátku se tudíž k D přičte obsah L. Protože v L je tou dobou velikost operandu ve slovech a adresace paměti je po bytech, přičteme obsah L k D dvakrát. Přeplnění rozsahu slova (v registru D) v tomto okamžiku nevadí, instrukce bude pracovat správně, i když přes okraj paměti (toto zachycuje jeden z testů, viz níže). Počet prohození bytů je roven polovině délky operandu (v bytech), což je délka operandu ve slovech. Hodnotu registru L tudíž nemusíme upravovat a máme tedy připraven čítač průchodů cyklem, který bude realizovat prohození slov mezi adresami v registru S a D. Vlastní prohození načte z paměti dolní byte do registru T, horní byte projde přes IO registry na adresu dolního a nakonec je obsah T nahrán na adresu horního slova. V průběhu přenosů je použita ALU k počítání kumulativního (CZM=1 v důsledku použití prefixů UCF) příznaku nuly (na začátku musí být CF=0). Na začátku průchodu cyklem je dekrementován registr D, aby ukazoval na byte konce nezpracované části operandu. Na konci je inkrementován registr S, aby ukazoval na byte začátku nezpracované části operandu a navíc je dekrementován čítač cyklů L. Pokud je na začátku průchodu L=0 (podmínka LZERO), cyklus se dále neprovádí a instrukce končí kontrolou přerušení. - Vývojový diagram:
Výpis mikroprogramu (změněné části)
RRCJSW: {
ECW CFS1 ECF, 1 , 0 , INTCHECK ; IR=10010000 instrukce RRC
, 0 , 0 , INTCHECK ; IR=10010001 nedef.
OED PES ECW , 2 , 0 , BEL ; IR=10010010 BEL prvni krok (S=W=D)
OEPC ECOUTWR ECSP, 0 , 0 , JSW ; IR=10010011 realizace instrukce JSW
}
BEL: OEL ECW ECF, 10, , ; W = D+L (preteceni pres okraj pameti nevadi)
OEL ECW ECF, 10, , ; W = D+2L (preteceni pres okraj pameti nevadi)
OEW PED ECF, 0, , ; v D je pointer na konec operandu, v S na zacatek, CF = 0; ZF = 1
BEL_TEST: , , 14, BEL_TESTED ; L == 0 ?
BEL_TESTED: {
ECD UDD OES OEAB, , , BEL_LOOP1 ; D-- a predstih pro cteni [S]
, , , INTCHECK ; konec cyklu
}
BEL_LOOP1: {
OES OEAB ECINL MRD, 0, 10, BEL_LOOP1 ; DINL = [S]
OEINZE PET, , , ; T = (byte)DINL
}
OED OEAB, , , BEL_LOOP2 ; predstih pro cteni [D]
BEL_LOOP2: {
OED OEAB ECINL MRD UCF, 0, 10, BEL_LOOP2 ; DINL = [D] a UCF => CZM pro kumulaci ZF
OET ECF UCF, 2, , ; kumulace ZF pro T (byte ze zacatku)
}
OEINZE ECF ECW, 2, , ; kumulace ZF pro DIN (byte z konce), zruseni CZM
OEINZE ECOUTWR, , , ; DOUT = DIN (pro zapis konce na zacatek)
OES OEAB OEWR, , , BEL_LOOP3 ; predstih pro zapis [S]
BEL_LOOP3: {
OES OEAB OEWR MWR, 0, 10 , BEL_LOOP3 ; zapis [S]
OES OEAB OEWR, , , ; presah pro zapis [S]
}
OET ECOUTWR, , , ; DOUT = T (pro zapis zacatku na konec)
OED OEAB OEWR, , , BEL_LOOP4 ; predstih pro zapis [D]
BEL_LOOP4: {
OED OEAB OEWR MWR, 0, 10 , BEL_LOOP4 ; zapis [D]
OED OEAB OEWR ECS ECL , , , BEL_TEST ; presah pro zapis [D]; S++, L--
}
Výsledky ladění
Testovální instrukce bylo provoedeno v programu SIMDOP (Simulator vyukoveho procesoru DOP-v3) Verze 3.2 (zari 2004). Každý z testů pracuje s jinou délkou operandu, včetně testu s L=0 (příznak nuly se v této situaci nastaví, protože neexistuje byte operandu, který by nebyl nulový). Jsou zde rovněž zachyceny případy, kdy jsou všechny byty operandu nulové (instrukce nastaví ZF) a nechybí ani test zachycující situaci, kdy programátor zadal délku operandu větší než zbývající prostor v paměti a při zpracování přejde instrukce přes okraj paměti.- operand délky 4B
VSTUP: PC: 0000 L: 02 CF:0 RAM: 000A: 78 SP: 0000 F: 00 ZF:0 000B: 56 S: 0000 OF:0 000C: 34 D: 000A SF:0 000D: 12 W: 0000 DO: 0000 AF:0 U: 0000 DIL: 00 IF:0 T: 0000 DIH: 00 VÝSTUP:: PC: 0001 L: 00 CF:0 RAM: 000A: 12 SP: 0000 F: 00 ZF:0 000B: 34 S: 000C OF:0 000C: 56 D: 000C SF:0 000D: 78 W: 0034 DO: 0056 AF:0 U: 0000 DIL: 34 IF:0 T: 0056 DIH: 00 - operand délky 2B, roven 0
VSTUP: PC: 0000 L: 01 CF:0 RAM: 0100: 00 SP: 0000 F: 00 ZF:0 0101: 00 S: 0000 OF:0 D: 0100 SF:0 W: 0000 DO: 000 AF:0 U: 0000 DIL: 00 IF:0 T: 0000 DIH: 00 VÝSTUP:: PC: 0001 L: 00 CF:0 RAM: 0100: 00 SP: 0000 F: 02 ZF:1 0101: 00 S: 0101 OF:0 D: 0101 SF:0 W: 0000 DO: 0000 AF:0 U: 0000 DIL: 00 IF:0 T: 0000 DIH: 00 - operand délky 6B, přetečení přes okraj
VSTUP: PC: 0000 L: 03 CF:0 RAM: 0000: 92 SP: 0000 F: 00 ZF:0 0001: 92 S: 0000 OF:0 .... D: FFFC SF:0 FFFC: FC W: 0000 DO: 0000 AF:0 FFFD: FD U: 0000 DIL: 00 IF:0 FFFE: FE T: 0000 DIH: 00 FFFF: FF VÝSTUP: PC: 0001 L: 00 CF:0 RAM: 0000: FD SP: 0000 F: 00 ZF:0 0001: FC S: FFFF OF:0 .... D: FFFF SF:0 FFFC: 92 W: 00FF DO: 00FE AF:0 FFFD: 92 U: 0000 DIL: FF IF:0 FFFE: FF T: 00FE DIH: 00 FFFF: FE - operand nulové délky
VSTUP: PC: 0000 L: 00 CF:0 RAM: 0000: 92 SP: 0000 F: 00 ZF:0 S: 0000 OF:0 D: 0000 SF:0 W: 0000 DO: 0000 AF:0 U: 0000 DIL: 00 IF:0 T: 0000 DIH: 00 VÝSTUP: PC: 0001 L: 00 CF:0 RAM: 0000: 92 SP: 0000 F: 02 ZF:1 S: 0000 OF:0 D: 0000 SF:0 W: 0000 DO: 0000 AF:0 U: 0000 DIL: 00 IF:0 T: 0000 DIH: 00
Kvantitativní charakteristiky
V původním mikroprogramu byla jedna mikroinstrukce změněna (řádek 150 v revizi 3.0) - ta provádí konečnou fázi dekódování. Vlastní realizaci instrukce BEL zajištuje nových 20 mikroinstrukcí. Počet taktů provádění instrukce BEL závisí pouze na obsahu registru L (a zpoždění hlavní paměti). Dekódování spolu s kontrolou přerušení trvá 8 taktů (+ jedno zpoždění paměti) a inicializace instrukce má 3 takty. Následuje cyklus, jehož doba je 17 taktů a který je prováděn L-krát. Uvnitř něj se celkem 4x přistupuje k hlavní paměti. Detekce konce cyklu spolu s jeho opuštěním a ukončením provádění instrukce trvá další 2 takty. Minimální počet taktů se bude provádět instrukce v případě, že L (délka operandu) bude 0, maximální pro L = 255. Bude to:Tmin = 8 + 1*Twait + 3 + 2 = 13 + 1*Twait
Tmax = 8 + 1*Twait + 3 + 255*(16 + 4*Twait) + 2 = 4093 + 1021*Twait
Twait je počet dodatečných čekacích taktů při přístupu k paměti (Wait takty).