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

• Aritmetické
  • ADD DEST, OP1, OP2
  • SUB DEST, OP1, OP2
  • MUL DEST, OP1, OP2
  • DIV DEST, OP1, OP2
  • MOD DEST, OP1, OP2
• Logické
• Bitové
  • SHL DEST, SOURCE
  • SHR DEST, SOURCE
  • OR DEST, OP1, OP2
  • AND DEST, OP1, OP2
  • XOR DEST, OP1, OP2
• Řízení běhu
  • NOP - žádná operace
  • JP ADDR
  • JR ADDR
• Zásobník

registr SP

• • PUSH SOURCE - vloží data na zásobník
  • POP DEST - načte data ze zásobníku
  • CALL
  • RET
• Přesuny
  • COPY DEST, SOURCE - kopíruje data
  • EX OP1, OP2 - vymění data
  • CMP OP1, OP2 - porovnání bloků
• Vnější zařízení
  • IN PORT, DEST - načte data ze vstupu
  • 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