Virtuální procesor

Koncept

• Je použit lineárně adresovatelný paměťový prostor, každý buňka je velikosti Bajt
• U všech operací, kde je to žádoucí, jsou podporovány blokové operace
• Instrukce mají až dva parametry a každý z nich může být definován jako blok (adresa + délka) nebo hodnota
• U každého bloku může být definováno zda inkrementovat vzestupně nebo sestupně

Adresování

• n - konstanta n
• (n) - proměnná, hodnota na adrese n. lze použít jako registry v paměti
• ((n)) - proměnný ukazatel na proměnnou, hodnota na adrese určené hodnotou na adrese n

Registry

• PC (Program Counter) - určuje aktuální pozici vykonávané instrukce. Automaticky se inkrementuje vzestupně.
• SP (Stack Pointer) - Ukazatel vrcholu zásobníku. Je využíván zásobníkovými instrukcemi.
• C (Carry) - pomocný bitový příznak určuje přetečení rozsahu poslední operace
• Z (Zero) - pomocný bitový příznak určuje zda výsledek poslední operace byl nulový

Instrukční sada

Kód	Název	Parametry	Popis
Aritmetické
10	ADD	DEST, OP1, OP2
1	SUB	DEST, OP1, OP2
2	MUL	DEST, OP1, OP2
3	DIV	DEST, OP1, OP2
4	MOD	DEST, OP1, OP2
Logické
Bitové
5	SHL	DEST, SOURCE
6	SHR	DEST, SOURCE
7	OR	DEST, OP1, OP2
8	AND	DEST, OP1, OP2
9	XOR	DEST, OP1, OP2
Řízení běhu
0	NOP		žádná operace
11	JP	FLAG, ADDR	přímý skok
12	JR	FLAG, RELADDR	relativní skok
Zásobník
13	PUSH	SOURCE	vloží data na zásobník
14	POP	DEST	načte data ze zásobníku
15	CALL	ADDR	uloží návratovou adresu na zásobník a skočí na zadanou adresu
16	RET		návrat z podprogramu, zpětná adresa je načtena ze zásobníku
Obecné
17	COPY	DEST, SOURCE	kopíruje data
18	EX	OP1, OP2	prohodí data
19	CMP	OP1, OP2	porovnání bloků
Vnější zařízení
20	IN	PORT, DEST	načte data ze vstupu
21	OUT	PORT, SOURCE	zapíše data na výstup

Příklady

Kód	Popis
COPY (DEST), (SOURCE)	Kopie bajtu z adresy SOURCE na DEST
COPY (DEST), 0	Nastavení bajtu na adrese SOURCE na hodnotu 0
COPY ((DEST)), 0	Nastavení bajtu na adrese SOURCE na hodnotu 0
COPY (DEST):10, (SOURCE):10	Kopie bloku 10 bajtů vzestupně
COPY (DEST):10-, (SOURCE):10-	Kopie bloku 10 bajtů sestupně.
COPY (DEST):10+, (SOURCE):10-	Kopie bloku 10 bajtů s převrácením pořadí
COPY (DEST):10, (SOURCE):2	Kopie bloku 2 bajtů do bloku 10 bajtů, blok 2 bajtů se opakuje
COPY (DEST):10, 1	Nastavení bloku 10 bajtů na hodnotu 1
COPY 0, 1	Kopírování dat do konstanty nic neprovede
ADD (DEST):10, 1	Přičtení hodnoty 1 do jednotlivých bajtů v bloku 10 bajtů
ADD (DEST):10, 1:10	Přičtení hodnoty 1 do prvního bajtu v cílovém bloku
SHR (DEST):10, (SOURCE):10	Bitový posun bloku SOURCE doprava a zápis výsledku do bloku DEST

Inspirace

Inspirováno instrukční sadou CPU Z80 a blokovými instrukcemi LDIR, LDDR, INIR, INDR, OTID, OTDR, CPIR, CPDR. Tyto instrukce umožňovaly efektivnější vykonávání blokových operací.

Například instrukci LDIR lze zapsat jako:

LOOP:  LDI
       DEC  BC
       JR   NC, LOOP

nebo

LOOP:  LD   A, (HL)
       LD   (DE), A
       INC  HL
       INC  DE
       DEC  BC
       JR   NC, LOOP

Tento systém lze rozšířit mimo LD, IN, OUT, CP i na další instrukce jako AND, OR, XOR, EX, SHL, SHR, INC, DEC, ADD, SUB, aj.

Na příkladu instrukcí LDIR, LDDR lze pozorovat možné úpravy:

• Zdroj může být také konstantní hodnota což lze použít jako instrukci SET
• Lze parametricky měnit směr inkrementace/dekrementace zdroje a cíle. Pak mohou vzniknout čtyři kombinace:
  • SOURCE+ DEST+: přímá kopie, nutno použít při posunu překrývajícího se bloku směrem nahoru
  • SOURCE+ DEST-: převrácená kopie, nelze použít pro převrácení překrývajícího se bloku
  • SOURCE- DEST+: převrácená kopie, nelze použít pro převrácení překrývajícího se bloku
  • SOURCE- DEST-: přímá kopie, nutno použít při posunu překrývajícího se bloku směrem dolů
• Incrementaci/dekrementaci lze nahradit přičtením/odečtením a tedy umožnit větší krok než 1
• Pokud umožníme zdroji a cíli odlišné délky, pak mohou nastat tři kombinace
  • SOURCE > DEST: ze zdroje se zkopíruje jen část odpovídající délce cíle
  • SOURCE = DEST: cílový blok je přesnou kopií zdrojového
  • SOURCE < DEST: zdrojový blok je do cílového zkopírován vícekrát za sebou