Мано машина - Mano machine

В Мано машина это компьютер теоретически описывается М. Моррис Мано. Он содержит центральное процессорное устройство, оперативная память, и шину ввода-вывода. Его ограниченный набор инструкций и небольшое адресное пространство ограничивают его использование в качестве Микроконтроллер. Но его можно легко расширить до 32-битного регистра накопителя и 28-битной адресации с использованием языка HDL, такого как Verilog или VHDL; И в то же время освободите место для новых инструкций.

Характеристики

Машина Mano во многом похожа на PDP-8, например, одно и то же адресное пространство, только один регистр накопителя и множество подобных инструкций. Машина Mano имеет сегмент разделяемой памяти данных / программ размером 4096x16, требующий 12-битной адресной шины. Шина данных - 16 бит. Имеются 8-битные шины ввода / вывода для внешней связи и соответствующие флаги прерывания.

Имеется один 16-битный регистр накопителя и однобитовые регистры (защелки) для дополнительного переноса и остановки системы.

Набор инструкций

Существует 25 инструкций, которые делятся на 3 категории: операции прямого / косвенного обращения к памяти, операции обращения к регистрам и операции ввода / вывода / прерывания.

Каждая инструкция имеет длину 16 бит [4 нибайта или 1 слово]. Это означает, что инструкции обращения к памяти содержат 4 бита данных кода операции и 12 разрядов, выделенных для адреса.

Бит 15	Биты 14-12	Биты 11-0	Мнемонический	Описание
0	0	(Прямой адрес)	И	И прямая память в аккумулятор
0	1	(Прямой адрес)	ДОБАВИТЬ	Добавить прямую память в аккумулятор (влияет на бит переноса)
0	2	(Прямой адрес)	LDA	Загрузить прямую память в аккумулятор
0	3	(Прямой адрес)	STA	Сохранить аккумулятор в прямую память
0	4	(Прямой адрес)	BUN	Безусловный переход к прямой памяти
0	5	(Прямой адрес)	BSA	Сохранение текущего программного счетчика для направления памяти и перехода по следующему адресу
0	6	(Прямой адрес)	ISZ	Увеличить значение в прямой памяти и пропустить следующую инструкцию, если сумма равна нулю
1	0-6	(Косвенный адрес)		Версии с косвенной адресацией приведенных выше инструкций
0	7	800	CLA	Очистить аккумулятор
0	7	400	CLE	Очистить бит переноса
0	7	200	CMA	Дополняем аккумулятор
0	7	100	CME	Дополнить переносной бит
0	7	080	CIR	Циркуляция гидроаккумулятора справа (через переносное долото)
0	7	040	CIL	Циркуляционный аккумулятор слева (через бит)
0	7	020	INC	Аккумулятор приращения (не влияет на бит переноса)
0	7	010	СПА	Пропустить следующую инструкцию, если аккумулятор положительный
0	7	008	СНС	Пропустить следующую инструкцию, если аккумулятор отрицательный
0	7	004	SZA	Пропустить следующую инструкцию, если аккумулятор равен нулю
0	7	002	SZE	Пропустить следующую инструкцию, если бит переноса равен нулю
0	7	001	HLT	Остановите компьютер, сняв защелку битов остановки
1	7	800	INP	Ввод из символьной шины в аккумулятор
1	7	400	ИЗ	Вывод из аккумулятора в символьную шину
1	7	200	ЛЫЖИ	Пропустить следующую инструкцию, если установлен флаг ввода
1	7	100	ЮКО	Пропустить следующую инструкцию, если установлен флаг вывода
1	7	080	ИОН	Разрешить прерывания
1	7	040	ИОФ	Отключить прерывания

Приложения к теории компьютерной оптимизации

Технические характеристики машины включают конечный автомат который определяет микрооперации процессора. Каноническая реализация конечного автомата является отличным кандидатом на сокращение, а также может быть повторно реализована как конвейерный процессор.

внешняя ссылка

• Сборщик машин / симулятор Мано Марка Рота
• Бинарные файлы MANOSIM и MANOASM и страница руководства
• Реализация машины Мано на VHDL Н. Нарасимхамурти
• Реализация машины Мано в Verilog от Грега Тумбса
• Симулятор Mano Machine в браузере (Java-апплет)

Рекомендации

Мано, М. Моррис (октябрь 1992 г.). Архитектура компьютерной системы (3-е изд.). Прентис-Холл. ISBN  0-13-175563-3.