MC6803, ukazi in naslavljanja

• Motorola MC6803
• Programski model MC6803
• Zgradba ukaza
• Skupine operacij MC6803
• Vrste operandov
• Naslov in naslavljanje
• Zaporedje ukazov - program
• Zbirnik (assembler)
• Vejitve
• Podprogrami - klici in vračanje
• Računalniški model

• spada med Motoroline izdelke družine 6801
• MC6800 je pravi 8-bitni mikroprocesor
  • ima ALE, KE in registre
• MC6803 pa je 8-bitni mikrokontroler
  • poleg mikroprocesorja ima vgrajene še vhodno-izhodne enote in pomnilnik (je mikroračunalnik v enem "čipu")
• podatkovno vodilo je široko 8 bitov
• naslovno vodilo obsega 16 bitov in lahko naslovi pomnilniški prostor velikosti 64k bajtov (65536 8-bitnih lokacij)

• programski model predstavljajo programsko dostopni registri mikrokontrolerja
  
  

  7 A 0   7 B 0  15 X 0 15 PC 0 15 SP 0  7 CCR 0

  D 8+8=16 bitov   16 bitov   16 bitov   16 bitov   8 bitov

• akumulatorja A in B: registra, nad katerima se izvajajo aritmetične in logične operacije; združena predstavljata register D
• indeksni register X: pomožni register za naslavljanje podatkov
• programski števec PC: register, ki vedno kaže na naslednji ukaz
• kazalec sklada SP: register, ki kaže na mesto odložišča za delovanje procesorja
• register CCR: register pogojnih kod

• pogojno kodni register (CCR) vsebuje 6 bitov, katerih vsebina je odvisna od izvajanja programa:
  • H: polovični prenos (med 3. in 4. bitom)
  • I: prekinitvena maska (1-IRQ onemogočen)
  • N: negativno število (7. bit)
  • Z: število je 0
  • C: prenos iz 7. bita naprej
  • V: prekoračitev obsega (prenos s 6. v 7.bit)
• najvišja bita nista uporabljena
  
  

  H   I   N   Z   V  C

  CCR

• operac. koda

  operand

• ukaz je zgrajen iz operacijske kode in operanda
• operacijska koda predstavlja operacijo, ki jo CPE izvrši
• operand je potreben podatek, nad katerim se operacija izvrši
• ukaz je lahko:
  • brez operanda (podatek o njem vsebuje operacijska koda)
  • z operandom dolžine 1 bajt
  • z operandom dolžine 2 bajta

• Operacije razdelimo v naslednje skupine:
  • operacije za prenos podatkov
  • aritmetične operacije
  • logične operacije
  • pomiki in rotacije
  • operacije primerjanja in testiranja
  • operacije za delo s skladom
  • operacije z vplivom na X register
  • vejitvene operacije
  • skočne operacije
  • prekinitvene operacije
  • operacije z vplivom na CCR register

• zbirnik (assembler) za MC6803 omogoča vpis operandov v večih številskih sistemih
• poznamo različne vrste operandov
  • celo število
  • številski komplement
  • število v pomični vejici
  • bit
  • bajt (8 bitov)
  • prenos (C v CCR)
• uporaba konkretne vrste operanda je odvisna od ukaza in programa

• pri naslavljanju v računalnikih poznamo dve vrsti naslovov:
  • fizični naslov (dejanski naslov lokacije v pomnilniku, s katere prebre podatke)
  • logični naslov (naslov, ki ga podaja CPE, pomnilnik pa se lahko odzove z drugega fizičnega naslova)
• logične naslove dobimo zaradi:
  • nepolno zasedenega naslovnega prostora s pomnilnikom
  • organizacije pomnilnika po straneh ("memory pageing")

• vsebovano naslavljanje:
• pogosto imenovano kar registrsko naslavljanje, ker je parameter v enem izmed registrov
• ne potrebuje podatka o operandu
• dolžina takih ukazov 1 bajt
• so hitro izvršljivi ukazi

• takojšnje naslavljanje:
• operacijski kodi sledi operand – število, nad katerim se bo izvedla operacija
• ta način naslavljanja napovemo v zbirniku s #
• dolžina operanda je odvisna od operacije

• neposredno direktno naslavljanje:
• operacijski kodi sledi naslov (dolžina 1 bajt), kjer se nahaja pravi operand
• nasloviti je možno le prvih 256 lokacij pomnilnika
• hitrejše izvajanje ukaza, kot pri naslednjem naslavljanju

• neposredno razširjeno naslavljanje:
• operacijski kodi sledi naslov lokacije v pomnilniku, kjer je pravi operand
• naslov je dolg 2 bajta – naslovi lahko celoten pomnilniški naslovni prostor

• posredno naslavljanje:
• uporablja indeksni register kot kazalec za dostop do podatka
• operacijski kodi sledi pozitiven relativni odmik (0...255) od lokacije, na katero kaže indeksni register

• relativno naslavljanje:
• uporablja se pri ukazih pogojnih skokov (ukazi, ki se začno z B..)
• operacijski kodi sledi operand, ki je pozitivno ali negativno število (-128...+127)
• prišteje se k vsebini PC in se tako izvrši preskok

• ukazi, ki jih izvaja mikrokontroler, si sledijo en za drugim
• izvajanje poteka avtomatsko (PC se povečuje avtomatsko!)
• zapisani morajo biti v strojni kodi – nepregledna za ljudi
• za pisanje zaporednih ukazov – programov uporabljamo zbirnik (assembler)

  LDS	#$DE00
  LDAA	#5
  LDX	#$A000
  LADB	0,X
  INX
  ADDB	0,X
  INX
  ADDB	0,X
  INX
  ABA
  STAB	0,X
  -
  -
  -
  -
  -
  LDAA	#45
  INCA
  LDAB	5,X
  -
  -
  ABA
  DECB
  BEQ	$24
  DECA
  LDX	#$A003
  -

  Smer izvajanja programa ↓

• je prevajalni program, ki prevede program v zbirnem jeziku v strojni jezik
• je vrstično usmerjen (vsak ukaz v svoji vrstici)
• v vsaki vrstici je prostor za štiri kolone:
  • 1. kolona: oznaka (labela)
  • 2. kolona: operacijska koda
  • 3. kolona: operand
  • 4. kolona: komentar (* za začetek)
• prevajajo programe za določen procesorsor

• izvajanje programa je linearno (ukaz za ukazom)
• določeni ukazi omogočajo pogojno izvrševanje kode (BNE, BEQ, BGT...)
• na takih mestih se program veji v dve smeri
• poznamo dve vrsti vejitev:
  • vejitev s skokom naprej - preskakovanje
  • vejitev s skokom nazaj - zankanje
• v obeh primerih se spremeni PC za več kot 1
• podatek o spremembi PC je operand pogojnega ukaza

• skok naprej – preskakovanje:
  • če je pogoj pogojnega ukaza izpolnjen, naslednjih nekaj ukazov preskoči,
  • če pogoj ni izpolnjen, teče program naprej brez preskoka
• skok nazaj – zankanje:
  • če je pogoj pogojnega ukaza izpolnjen, se zadnjih nekaj ukazov ponovi,
  • če pogoj ni izpolnjen, teče program naprej brez zankanja

  -
  -
  LDAA	#45
  INCA
  -
  -
  -
  BNE	07      →
  STAB	$23E6
  DECA
  LDX	#$46AF
  LDAB	5,X    ←
  -

  Smer izvajanja programa ↓

  -
  -
  LDAA	#45
  INCA	←
  LDAB	5,X
  -
  -
  ABA
  DECB
  BEQ	$F9    →
  DECA
  LDX	#$46AF
  -

  Smer izvajanja programa ↓

• so zaporedje nekaj ukazov, ki jih potrebujemo v programu na večih mestih (izpis na LCD)
• zapišemo jih le na enem mestu in jim damo ustrezno "ime" (oznaka – naslov)
• podprograme lahko pokličemo v izvajanje kjerkoli v glavnem programu
• do njih dostopamo s posebnim klicem, kjer navedemo "ime" podprograma (JSR, BSR)
• če je potrebno, dodamo še ustrezne parametre (v registrih ali skladu)

• klic podprograma povzroči spremembo naslova v PC
• pred "zagonom" podprograma CPU shrani vsebino PC v sklad (skladišče v pomnilniku)
• podprogram se zaključi s posebnim ukazom (RTS)
• po "končanju" podprograma CPU obnovi PC iz svojega skladišča, da lahko nadaljuje z izvajanjem glavnega programa
• vsak klic podprograma shrani v sklad vsebino PC (globina sklada!)

• CISC – RISC dilema

• cevovodno procesiranje