Scopul laboratorului este de a completa instrucțiunile implementate până acum cu noi moduri de adresare, și anume: adresarea indirectă prin registru și adresarea indirectă prin sumă de registre. După cum știm, specificarea modului de adresare a unui operand se face în câmpul MOD din codificarea instrucțiunii. Modurile de adresare pe care le vom implementa în cadrul acestui laborator sunt identificate prin valoarea 00 a câmpului MOD.

Ca și în cazul laboratorului anterior, veți avea de modificat modulul unității de comandă pentru a introduce decodificarea și comandarea prin semnale a execuției instrucțiunilor cu modurile de adresare menționate mai sus.

Detaliile referitoare la componentele calculatorului didactic, codificarea instrucțiunilor (registrul RI) și modurile de adresare le găsiți în curs și în cheat sheet.

Procesorul calculatorului didactic suportă mai multe moduri de adresare a operanzilor. Până acum am tratat doar cazul operanzilor aflați în registre (adresare directă la registru), identificat prin câmpul MOD având valoarea 11. Cu acest mod de adresare suntem însă limitați la a lucra numai cu cele 8 registre generale. Pentru a putea lucra și cu date aflate în memoria RAM, procesorul calculatorului didactic oferă o serie de alte moduri de încărcare a operanzilor.

Încărcarea unui operand din memoria RAM necesită determinarea adresei la care se află stocat acel operand. Aceasta poate fi stocată direct în instrucțiune, cum se întâmplă în cazul adresării directe, unde instrucțiunea este formată din 2 cuvinte (pe 16 biți), iar al doilea cuvânt conține valoarea adresei (numită și deplasament), sau poate fi calculată folosind diferite combinații de registre cu/fără deplasament. Calculul se face prin adunarea valorilor curente ale unor registre (nu toate combinațiile sunt suportate) și folosirea valorii rezultate ca o adresă pentru memorie.

Adresa efectivă se găsește într-unul din registrele XA, XB, BA sau BB. Modul de determinare a acesteia este prezentat în imaginea de mai jos.

Ex: mov RA, [BA]

Adresare indirectă prin registru

Adresa efectivă se obține prin sumarea conținutului unui registru de bază (BA sau BB) cu conținutul unui registru index (XA sau XB). Modul de determinare a acesteia este prezentat în imaginea de mai jos.

Ex: mov RA, [BA + XA]

Adresare indirectă prin sumă de registre

Automatul care trebuie implementat în UC este descris în diagrama de stări din figura de mai jos.

Diagrama de stări a unității de comandă

După cum puteți observa, la stările deja implementate în laboratoarele anterioare au fost adăugate o serie de stări noi, necesare pentru adresarea indirectă prin registru sau sumă de registre. În cadrul acestui laborator va trebui să implementați aceste noi stări și să completați condițiile corecte pentru decodificarea noilor moduri de adresare.

1. (4p) Încărcarea operandului sursă folosind modul de adresare indirectă prin registru.
   1. Adăugați starea addr_reg de determinare a adresei în cazul adresării indirecte prin registru.
      • Hint: Stocați adresa determinată în registrul temporar corespunzător operandului (operandul destinație → T1, operandul sursă → T2).
   2. Adăugați stările load_src_mem de încărcare a operandului sursă din memorie.
      • Hint: Adresa operandului a fost calculată și se află în registrul temporar corespunzător operandului sursă (T2).
      • Hint: Urmăriți stările fetch pentru un exemplu de citire a unei valori din memorie.
   3. Adăugați condițiile de decodificare a modului de calcul al adresei și a locației operandului sursă
   4. După implementarea corectă se vor executa instrucțiunile 1-13 din test.
2. (2p) Încărcarea operandului sursă folosind modul de adresare indirectă prin sumă de registre.
   1. Adăugați stările addr_sum de calculare a adresei în cazul adresării indirecte prin sumă de registre.
      • Hint: Stocați adresa calculată în registrul temporar corespunzător operandului (operandul destinație → T1, operandul sursă → T2).
   2. După implementarea corectă se vor executa instrucțiunile 1-15 din test.
3. (2p) Încărcarea operandului destinație folosind cele două moduri de adresare.
   1. Adăugați stările load_dst_mem de încărcare a operandului destinație din memorie.
      • Hint: Adresa operandului a fost calculată și se află în registrul temporar corespunzător operandului destinație (T1).
   2. Adăugați condițiile de decodificare a locației operandului destinație.
   3. După implementarea corectă se vor executa instrucțiunile 1-18 din test.
4. (2p) Salvarea rezultatului folosind cele două moduri de adresare.
   1. Adăugați stările store_mem de stocare a rezultatului în memorie.
      • Hint: Adresa destinației se află încă stocată în registrul AM. De ce?
      • Hint: Memoria are nevoie de un ciclu de ceas pentru a face scrierea după ce a primit adresa, valoarea si semnalul de scriere. Introduceți o întârziere de 1 ciclu.
   2. Adăugați condițiile de decodificare a locației rezultatului.
   3. După implementarea corectă se vor executa toate instrucțiunile (40) din test.
5. (1p) Testați corectitudinea implementării pe FPGA.
   • Hint: Urmăriți comentariile din programul de test (aflat în tests/mod_00/test.asm) pentru a vedea rezultatele așteptate.

• Schelet de cod
• PDF laborator
• Cheat-sheet calculator didactic
• Arhitectura calculatorului didactic
• Solutie laborator 10 + tester