Guide to Nano-RISC
|
В разработке… |
 Вы можете помочь проекту |
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
| 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. |
| 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. |
| 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. |
| 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. |
| 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. |
