VIII Jornadas de EnseÃ±anza Universitaria de la InformÃ¡tica CÃ¡ceres ...

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En consecuencia consideramos que CODE-2reúne todos los requisitos establecidos en [27]para un procesador pedagógico.3. Repertorio de instrucciones máquina deCODE-2El repertorio de instrucciones máquina de CODE-2 se muestra en la Tabla 1. Los nemotécnicos quese utilizan son los propuestos en el estándar IEEE694 [28]. Aparte de las instrucciones de carga yalmacenamiento (comentadas en la secciónanterior) hay dos instrucciones de carga inmediatade registros, que utilizan el formato F3 (Figura 2):una de ellas (LLI) carga la parte baja del registroespecificado en la instrucción y otra (LHI) la partealta del registro. También se han incluidoinstrucciones específicas de entrada y salida, locual no impide que el profesor explique laposibilidad de realizar entradas y salidasutilizando direcciones del mapa de memoria. Lasinstrucciones de salto y de llamada a subrutinautilizan el formato F2, de forma que el segundocampo de 4 bits especifica si la bifurcación esincondicional (cnd=0000) o, en caso contrario lacondición de salto (especificada con otros valoresde cnd). La dirección de salto hay que almacenarlapreviamente en el registro rD del banco deregistros.Debido a la ortogonalidad de CODE-2, quedivide todas las instrucciones en campos de 4 bits(1 cifra hexadecimal) es inmediato pasar denemónicos a código hexadecimal; en efecto, laprimera cifra hexadecimal identifica el codop, lasegunda uno de los 16 registros de RF (0, 1,...,E,F) o la condición de salto, y los otros doscampos dos registros o un valor inmediato (v), enhexadecimalCuando se realiza un programa en lenguajemáquina para CODE-2, se recomienda al alumnocargar en los registros r0 y r1 los valores 0 y 1,respectivamente, con dos instrucciones LLI. Unavez almacenados estos valores, resulta inmediatollevar el contenido de un registro a otro (con lainstrucción de suma, sumando el contenido de r0al registro origen, y llevando el resultado alregistro destino), o incrementar o decrementar elcontenido de un registro (sumándole o restándoleel contenido de r1, respectivamente).Además del lenguaje máquina, se ha definidoun lenguaje ensamblador, siguiendo el estándarIEEE694 [28] tanto para la definición de losnemónicos (que coinciden con los de la cuartacolumna de la Tabla 1) como de las directivas quese han implementado (ORG, EQU, DW, DR eINCLUDE).4. Montaje de CODE-2Tabla 1. Repertorio de instrucciones de CODE-2El CODE-2, para ser utilizado por los alumnoscomo entrenador, se encuentra montado en unpequeño bastidor cuyo panel frontal se muestra enla Figura 2, y que contiene los siguienteselementos:Codopbinario HexNombreNemónicoPárametrosFor.Explicación00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110123456789ABCDEFCargarAlmacenarCarga inme.bajaCarga inme. altaEntradaSalidaSumaRestaNANDDesplaza izquierdaDesplaza derechaDesplaza arit. dch.SaltoSubrutinaRetornoPararLDSTLLILHIINOUTADDSSUBSNANDSHLSHRSHRAB-CALL-RETHALTrx,[v][v],rxrx,vrx,vrx,IPvOPv,rxrx,rs,rarx,rs,rarx,rs,rarxrxrxcndcnd--F3F3F3F3F3F3F4F4F4F1F1F1F2F2F0F0rx←M(rD+v)M(rD+v)←rxrx(15:8)←H’00; rx(7:0)←vrx(15:8)←vrx←IPvOPv←rxrx←rs+rarx←rs-rarx←(rs·ra)’C←rx(15), rx(i)←rx(i-1), i=15,…,1; rx(0)←0C←rx(0), rx(i)←rx(i+1), i=0,…,14; rx(15)←0C←rx(0), rx(i)←rx(i+1), i=0,…,14Si cnd se cumple, PC←rDSi cnd se cumple, rE←rE-1, M(rE)←PC, PC←rDPC← M(rE); rE←rE+1Parar
• Interruptores ON/OFF, para funcionar enModo Paso a Paso, del que se puede salir conel pulsador CONTINUAR.• Teclado hexadecimal, para introducción deprogramas y datos.• Puertos de salida 1 (OP1) y 2 (OP2). Lainformación se visualiza en hexadecimal.• Teclas de órdenes: Dirección, Registros,Cargar, Ejecutar, y Continuar.• Pilotos indicando el valor de los biestablesindicadores de la ALU (Z, S, C y V) yvisualizadores de los contenidos de losregistros IR y PC.Una vez activado el interruptor ON/OFF, bajoel control de las teclas de órdenes, puedenrealizarse las siguientes tareas:• Seleccionar una posición de memoriapreviamente tecleada. Con lo que en OP1aparece la dirección y en OP2 su contenido.• Cargar un valor en una posición de memoria.• Seleccionar los registros.• Cargar un valor en un registro.• Ejecutar un programa.Para gestionar el funcionamiento de las teclasde órdenes, la memoria de CODE-2 contiene unpequeño monitor, que se ubica en la zona ROM dela memoria principal.Figura 3. Panel de control de CODE-25. Estructura y diseño de CODE-2La Figura 4 muestra la estructura del procesadorde CODE-2, cuyo funcionamiento se determinapor medio de 29 señales de control. Se handiseñado dos unidades de control, una cableada yotra microprogramada.El diseño de la unidad de control cableada serealiza partiendo de un diagrama de flujo delrepertorio de instrucciones. Por otra parterealizamos una tabla con una lista de todas lasmicrooperaciones (40) que hay que generar, y quese muestra parcialmente en la Tabla 2. A partir delas columnas segunda y tercera de la tabla resultainmediato obtener las funciones de conmutacióncorrespondientes a cada señal de control. Porejemplo, para implementar la señal de control b sesuman todos los términos que aparecen en lacolumna tercera correspondientes a las filas dondeaparezca b=1 en la segunda columna. A título deejemplo, algunas de las 29 funciones deconmutación obtenidas se muestran en la Tabla 3.La unidad de control se implementa según elmodelo que se incluye en la parte derecha de laFigura 4. Un reloj actúa sobre un contador de 4bits (“estado”, en la figura) que va generando losdistintos ciclos de cada instrucción.
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