Guide to Nano-RISC

Материал из Chaotic Onyx
Версия от 12:48, 22 октября 2023; Igorsaux (обсуждение | вклад) (Новая страница: «{{Заготовка}} = Nano-RISC = Nano-RISC - архитектура процессора, используемая в интегральных платах....»)
(разн.) ← Предыдущая версия | Текущая версия (разн.) | Следующая версия → (разн.)
Перейти к навигацииПерейти к поиску

В разработке…

Jobeng.png
Данная статья помечена как неоконченная. Это означает, что статья находится на доработке, поэтому является неверной или неактуальной.

Вы можете помочь проекту Onyxyeye@256x256.png Onyx и сообществу Animus-logo.png SS13 в целом — зайдите на наш Bus Mainframes.gif Портал сообщества.


Nano-RISC

Nano-RISC - архитектура процессора, используемая в интегральных платах.

Процессоры на этой архитектуре в среднем имеют:

  • 16 регистров общего назначения R.
  • Регистр счётчика инструкции PC.
  • Регистр указателя на стек SP.
  • 8 пинов внешних устройств D.
  • 512 байт стека.
  • 16384 байт оперативной памяти

Существует Web-IDE, в которой эмулируется работа процессора, можно писать и компилировать код, а также построчно наблюдать за его работой.

Ассемблер

Язык ассемблера довольно прост - каждая строчка может начинаться с комментария, инструкции или метки.

Пример комментария: 

# Здесь можно написать любой текст, он будет убран из программы

Пример инструкции: 

mov $r0 10

Пример метки: 

loop:

Пример рабочей программы: 

dbgs "Factorial of 5"

# N
mov $r0 5

# Result
mov $r1 1

loop:
	# If $r0 <= 1 then jump to 'end'
	ble $r0 1 end

	# $r1 = $r1 * $r0
	mul $r1 $r1 $r0

	# $r0 = $r0 - 1
	sub $r0 $r0 1

	# Jump back to 'loop'
	jmp loop

end:
	dbgs "Result:"
	dbg $r1

Инструкция

Любая инструкция состоит из одной операции и от нуля до нескольких аргументов, в зависимости от операции может требоваться разное количество аргументов.

Аргумент представляет из себя либо число, либо регистр, ничего другого операция принимать не может, но язык ассемблера позволяет указывать строчки и метки, превращая их в числа во время компиляции.

Метка

Метка - некая именная точка в коде, при компиляции метки превращаются в номера инструкции.

Некоторые операции могут заставлять процессор переходить к инструкциям, находящимся в другой части программы, - для этого необходимо изменить регистр счётчика инструкции на номер инструкции относительно начала программы (в счёт идут только строчки с инструкциями). Во время написания программы или дальнейших изменениях номера инструкции могут меняться, для этого и существуют метки - они автоматически рассчитают своё положение во время компиляции, избавляя программиста от ручного подсчёта при каждом изменении.

Комментарии

Комментарии никак не влияют на код, их можно использовать для пояснения кода и т.д.

Строки

Строки - особый вид аргумента, во время компиляции они помещаются в отдельную секцию программы, которая затем загружается в оперативную память сразу после кода программы. На место строчки подставляется адрес начала строки в памяти, конец строки обозначается нулевым байтом.

Регистры

Каждый процессор имеет 32-х битные регистры общего назначения, в коде обозначаются как rN, где N - индекс регистра (начиная с 0). Они могут хранить в себе как вещественное так и целое число.

Обращаться к регистрам в коде можно двумя способами (где x - название регистра):

  • Прямой доступ - $xN, при таком обращении из регистра берётся содержащееся в нём число.
  • Косвенный доступ - %xN, в этом случае из регистра берётся число, которое используется как индекс другого регистра, из которого уже будет взято итоговое число.

Косвенный доступ доступен только регистрам общего назначения!

Существует регистр счётчика инструкции - в коде обозначается как pc, он указывает на следующую инструкцию, при её изменении можно изменять порядок выполнения инструкции.

Регистр указателя на стэк - sp, указывает на свободную ячейку в памяти. Важным отличием от других регистров является то - что его нельзя изменять напрямую, только специальными операциями - push и pop!

Операции

Существует несколько десятков различных операции, запоминание порядка аргументов может показаться сложным - но в основном действуют такие правила:

  • С тремя аргументами: c = a X b - производится некоторая операция X над значениями a и b, результат записывается в c. Примеры:
# $r0 = 2 + 4
add $r0 2 4

# $r1 = 5 * 10
mul $r1 5 10
  • С двумя аргументами: c = f(a) - выполняется некоторое преобразование f над значением a, результат записывается в c. Примеры:
# Преобразования нет, просто сокращённая запись "add $r0 $r0 0"
# $r0 = 5
mov $r0 5

# $r1 = sqrt(5)
sqrt $r1 5

Список операции

Математические операции
Обозначение Описание
add c a b Сложение: a + b.
sub c a b Вычитание: a - b.
mul c a b Умножение: a * b.
div c a b Деление: a / b.
mod c a b Деление с остатком: a % b.
sqrt c a Квадратный корень.
trunc c a Отбрасывание части после запятой.
ceil c a Округление вверх.
floor c a Округление вниз.
abs c a Получение модуля числа.
exp c a Получение экспоненты.
log c a b Логарифм: logb(a)
max c a b Записывает в c максимальное значение из a и b.
min c a b Записывает в c минимальное значение из a и b.


Логические операции
Обозначение Описание
and c a b Записывает в c 1 если a и b имеют ненулевое значение.
or c a b Записывает в c 1 если a или b имеет ненулевое значение.
xor c a b Записывает в c 1 если один из аргументов имеет ненулевое значение, а другой нулевое.
nor c a b Записывает в c 1 если оба аргумента имеют нулевое значение.
inf c a Записывает в c 1 если a - бесконечность.
nan c a Записывает в c 1 если a - не число.


Битовые операции
Обозначение Описание
andi c a b Битовое И.
ori c a b Битовое ИЛИ.
xori c a b Битовое исключающее ИЛИ.
shr c a b Сдвиг a на b вправо (a >> b).
shl c a b Сдвиг a на b влево (a << b).
ror c a b Круговой сдвиг a на b вправо.
rol c a b Круговой сдвиг a на b влево.


Операции с памятью
Обозначение Описание
lb c a Чтение байта из адреса a в c.
lh c a Чтение двух байтов из адреса a в c.
lw c a Чтение четырёх байтов из адреса a в c.
sb c a Запись байта из a в адрес c.
sh c a Запись двух байтов из a в адрес c.
sw c a Запись четырёх байтов из a в адрес c.


Операции со стэком
Обозначение Описание
push a Записывает в стэк a и увеличивает счётчик стэка.
pop c Записывает в c значение из стэка и уменьшает счётчик стэка.
peek c Записывает в c значение из стэка но не уменьшает счётчик стэка.
call a Записывает текущее значение счётчика инструкции в стек и перемещает выполнение программы на указанное значение.
ret Считывает значение из стека как номер инструкции и перемещает выполнение программы на него.
Источник — https://wiki.ss13.ru/index.php?title=Guide_to_Nano-RISC&oldid=36935