The Educational Digital Micro (µ) Computer (educ-8, pronounced "educate") is Australia's first hobby computer. It was designed by Jamieson Rowe of Electronics
|
Скачать 175.95 Kb.
|
|
Introduction The Educational Digital Micro (µ) Computer (EDUC-8, pronounced "educate") is Australia's first hobby computer. It was designed by Jamieson Rowe of Electronics Australia and presented as a series of articles from August 1974 to August 1975. The initial design had only 32 bytes of memory, as memory was also very expensive. However, with the falling cost of memory this was increased to 256 bytes by the time of the first construction article in October 1974. As Mr. Rowe had prior experience with the popular DEC PDP-8 minicomputer, he decided to use an 8-bit version of the 12-bit instruction set of the PDP-8. The LINC-8 computer in the ITR lobby is in fact a PDP-8 with another PDP-8 coprocessor. To also reduce cost, a bit-serial implementation is used. That is, all data transfers to and from memory are performed serially. A basic instruction used either 48 or 72 clock cycles at 500 kHz, giving an instruction rate of about 10 kHz. A total of 100 74 series and 9000 series TTL chips were used. Two 1Kx1 bipolar TTL RAM chips were used for the memory. Instruction Set Just like the PDP-8, the EDUC-8 uses the three most significant bits of an instruction as an operation code. Thus there are eight basic operation codes. The first six are memory reference instructions, one for operate instructions and one for input/output transfer (IOT) instructions. Also just like the PDP-8, the EDUC-8 has four registers, but 8-bits in length instead of 12. AC — Accumulator Register PC — Program Counter Register MA — Memory Address Register MB — Memory Buffer Register AC is used to store and perform all calculations in a program. PC is used to indicate the address of the current instruction. MA is used to address the memory location. MB is used to store the output of the memory. Memory Reference Instructions Similar to the PDP-8, the EDUC-8 has two addressing modes, direct and indirect. The memory is organized into 16 pages, each with 16 words, for 256 words in total. In direct addressing, the address A of the operand M(A) is formed by PC7 to PC4 of the instruction address and by MB3 to MB0 of the instruction. This limits addressing to within only 16 words of the current page. In indirect addressing, the address of the operand is taken from memory location M(A). This allows an instruction to address any location in memory.
The six instructions with their operation code in brackets are: AND (0) – Logical AND operand with AC and store in AC. TAD (1) – Two's addition operand with AC and store in AC. With a clear accumulator (CLA) or DCA instruction beforehand, this is also used to retrieve data from memory. ISZ (2) – Increment operand and store at operand address. If incremented operand is zero, skip next instruction. This is useful for loop programming. DCA (3) – Deposit AC at operand address and clear AC. JMS (4) – Jump to subroutine. Store address of next instruction at operand address. Jump to next instruction after operand address. Using a jump indirect (JMP I) instruction to the operand address allows a return from the subroutine. JMP (5) – Jump to operand address. Input/Output Transfer — IOT Instructions Similar to the PDP-8, one bit is used to indicate an input or an output port and three bits – to command the port.
Operate Instructions As only five bits are available compared with nine bits of the PDP-8, only a small subset is implemented.
Programming The 16–word page length (compared to 128 words for the PDP-8) makes programming the EDUC-8 very difficult. For working with arrays, the index variable must be in the same page as the instruction in order to use indirect addressing to the value in the array. The PDP-8 solves this problem by using a bit to address page 0. Thus, the index variable can be in page 0 and able to be referenced from any location in the 4K–address space. Due to the reduced word length, the EDUC-8 does not have page 0 addressing. We have written an assembler called E8ASY to make programming the EDUC-8 a little easier. This required 689 lines of Pascal code. Instructions have to be grouped into 16 word pages, leaving room for variables or constants in each page. The assembler automatically inserts the variables or constants into each page. A memory test program was used to test the memory. We have also written programs using the keypad and octal display for writing and displaying code, eight–digit addition subtraction, eight–digit multiplication and eight–digit division / modulus. Here's a simple program in assembly used to read the memory contents of EDUC-8 with the keypad and octal display Each 16 word page begins with a " / " followed by the page number. In this example, we only have one page. Variables and constants are declared at the beginning of the program. IDX, VAR /Program Index /0 /Page 0 START, CLA TAD I IDX LDS 0 /write(P[IDX]) TAD IDX /AC := IDX TESTCHAR, SKF 0 /if CHARFLAG = 0 JMP TESTCHAR /then TESTCHAR else RKF 0 /clear FLAG INC IDX /IDX := IDX+1 JMP START Here's the output of E8ASY. All codes and addresses are in 737 format. The start address of the program to be examined, e.g., 020 is loaded into address 011, the IDX variable. The start address of the actual program is then loaded in this case 000 and the program started by pressing the RUN switch. /0 /Page 0 000 START, CLA 710 001 TAD I IDX 131 002 LDS 0 622 /write(P[IDX]) 003 TAD IDX 111 /AC := IDX 004 TESTCHAR, SKF 0 601 /if CHARFLAG = 0 005 JMP TESTCHAR 504 /then TESTCHAR else 006 RKF 0 604 /clear FLAG 007 IMC IDX 211 /IDX := IDX+1 010 JMP START 500 011 IDX, VAR 000 /Program Index Other Peripherals The main construction articles for the EDUC-8 were from October 1974 to January 1975. Articles from March 1975 to August 1975 described constructing interfaces to various peripherals. March: Interfacing EDUC-8 with punched paper tape. April: EDUC-8 with a Philips 60SR printer unit. May: A full ASCII-type input keyboard for EDUC-8. June: Teaching your EDUC-8 to play a melody. July: Interfacing EDUC-8 to teleprinters and magnetic tape. August: Interfacing a Burroughs self-scan display panel to your EDUC-8. We have obtained most of the parts or their equivalents and hope to complete all these projects. The most difficult to obtain was a paper tape punch and reader. Expansion and Conclusions A page 0 bit would work by having instructions reference the first half of page 0 or the second half of the current page. This takes advantage of the fact that there can be no more than eight variables or constants in a page, corresponding to eight memory reference instructions. To expand the number of ports, one IOT port would be used to select up to 256 additional ports. The other IOT port would access the selected port. To expand the memory up to 64 KB, two of these ports would be used to select a field of 256 words of memory. Just like the PDP-8, one would be an instruction field buffer (IFB) and the other — a data field (DF). To prevent wild program execution, the IFB is copied into the instruction field (IF) only during a JMP or JMS instruction. The DF is used in indirect addressing. This has been a fun and challenging exercise into learning how early computers worked, how they were built and were then programmed. Введение Учебный Цифровой микро-(μ) Компьютер (EDUC-8, произносится как "эдъюкейт") является первым любительским компьютером в Австралии. Он был разработана Джеймисоном Роу (Jamieson Rowe) из "Электроники Австралии" и представлен в виде серии статей с августа 1974 по августа 1975 года. Первоначально проект обладал всего лишь 32 байтами памяти, поскольку память была также очень дорогой. Однако, со снижением стоимости памяти, она была увеличена до 256 байт на момент первой статьи о конструкии в октябре 1974. Поскольку у г-на Роу был предшествующий опыт работы с популярной мини-ЭВМ DEC PDP-8, он решил использовать 8-битную версию 12-разрядного набора команд PDP-8. Также для уменьшения стоимости используется побитный последовательный дизайн. То есть, передача данных в память и из памяти выполняется последовательно и побитно. Основные инструкции исполняются за 48 тактов (или 72 такта) на частоте 500 кГц, что обеспечивает скорость выполнения команд около 10 кГц. Всего в конструкции использовано 100 микросхем ТТЛ 74 серии и 9000 серии. Два биполярных чипы ТТЛ памяти организацией 1Kx1 были использованы в качестве ОЗУ. Набор команд EDUC-8 Так же, как и PDP-8, EDUC-8 использует три старших бита байта инструкции как код операции. Таким образом, есть восемь основных кодов операций. Первые шесть – являются инструкциями, ориентированными на работу с памятью, один – для инструкций специальных операций (микроопераций) и ещё один – для инструкций ввода / вывода (IOT). Также, как и PDP-8, EDUC-8 имеет четыре регистра, но длиной в 8-бит вместо 12. AC — Регистр–Аккумулятор PC — Регистр Программного счетчика MA — Регистр Адреса памяти MB — Регистр Буфера памяти AC используется и выполнения всех расчетов в программе и для хранения результата. PC используется для указания адреса текущей инструкции. MA используется для адресации ячейки памяти. MB используется для хранения выходных данных памяти. Инструкции, ориентированные на работу с памятью Как и PDP-8, EDUC-8 имеет два режима адресации: прямой и косвенный. Память имеет организацию в 16 страниц, каждая — по 16 слов, в общей сложности — 256 слов. При прямой адресации, адрес A операнда M(A) формируется битами PC7 – PC4 адреса текущей команды и битами MB3 – MB0 самой инструкции. То есть, старший ниббл адреса операнда берётся из старших четырёх бит адреса текущей команды и, по сути, определяет текущую страницу. Младший же ниббл адреса операнда формируется четырьмя битами из кода самой команды и указывает смещение к байту операнда в текущей 16-байтной странице Это ограничивает прямое обращение к операнду в памяти лишь 16 байтами на текущей странице. При косвенной адресации, все 8 бит адреса операнда берутся из ячейки памяти M(A). Что позволяет инструкции обратиться практически в любое место памяти.
Шесть инструкций, ориентированных на работу с памятью (в скобках – их коды операции): AND (0) – Логическое И операнда с содержимым аккумулятора AC и сохранением результата в AC. TAD (1) – Двоичное сложение операнда с аккумулятора AC и сохранением результата в AC. С очисткой аккумулятора (CLA) или предварительной инструкцией DCA. Эта инструкция также используется для извлечения данных из памяти в аккумулятор AC. (Two's ADdition) ISZ (2) – Увеличить значение операнда и сохранить его по адресу операнда. Если увеличиваемый операнд равен нулю, то пропустить следующую команду. Инструкция полезна для программирования циклов. (Increment & Skip if Zero) DCA (3) – Сохранить значение аккумулятора AC по адресу операнда и очистить аккумулятор AC. (Deposit & Clear ACcumulator) JMS (4) – Переход к подпрограмме. Сохранить адрес следующей инструкции на момент вызова подпрограммы в ячейке памяти по адресу вызова подпрограммы. Перейти к следующей инструкции по адресу вызова подпрограммы после ячейки, в которой сохранен адрес возврата. Возврат из подпрограммы осуществляется инструкцией безусловного перехода с косвенной адресацией (JMP I) по адресу вызова подпрограммы. (JuMp Subroutine) JMP (5) – Переход по адресу, указанному в операнде. (JuMP addr) Инструкции ввода/вывода — IOT Instructions Так же, как и в PDP-8, один бит используется для указания номера порта ввода или вывода, а три младших бита определяют команду.
SKF (601,611) Пропустить следующую команду по флагу готовности устройства ввода; KRS (602,612) Прочитать буфер устройства ввода в AC; RKF (604,614) Сбросить флаг готовности устройства ввода; KRB (606,616) Прочитать буфер устройства ввода, сбросить флаг готовности; SDF (621,631) Пропустить следующую команду по флагу готовности устройства вывода; LDS (622,632) Записать содержимое AC в буфер устройства вывода; RDF (624,634) Сбросить флаг готовности устройства вывода; LDB (626,636) Записать содержимое AC в буфер устройства вывода, сбросить флаг. Инструкции специальных операций (команды микроинструкций) По сравнению с девятью битами PDP-8, в коде операции EDUC-8 под эти команды доступны только пять бит, поэтому реализовано лишь небольшое подмножество команд специальных операций.
NOP (700) Нет операции; IAC (701) Увеличить содержимое аккумулятора AC на 1; RAL (702) Циклический сдвиг аккумулятора AC влево; CMA (704) Дополнение AC (AC = NOT AC); CLA (710) Очистить AC (AC = 0) CLA.IAC (711) Установить значение AC = 1; CLA.CMA (714) Установить значение AC = –1. NOP (720) Нет операции; HLT (721) Останов; RAR (722) Циклический сдвиг аккумулятора AC вправо; SMA (724) Пропустить следующую команду по отрицательному значению аккумулятора AC; SZA (730) Пропустить следующую команду по нулевому значению аккумулятора AC; CMA.IAC (705) Двоичное дополнение аккумулятора AC; SZA.SMA (734) Пропустить следующую команду по нулевому или отрицательному значению аккумулятора AC; Программирование Размер страницы в 16 байт (по сравнению со 128 словами у PDP-8) делает программирование EDUC-8 довольно-таки трудным. Для работы с массивами индексная переменная должна быть на той же странице, что и инструкция, чтобы использовать косвенную адресацию к величине в массиве. PDP-8 разрешает эту проблему, используя бит, адресующий страницу 0. Таким образом, индексная переменная может быть на странице 0 и может быть доступной из любой позиции адресного пространства, размером в 4KБайт. Из-за сокращенной длины слова команды, EDUC-8 не имеет режима косвенной адресации через страницу 0. Чтобы сделать программирование микрокомпьютера EDUC-8 немного легче, был написан компилятор с языка ассемблер, названный E8ASY. Это потребовало 689 строк кода на языке Pascal. Инструкции должны группироваться на страницах, размером в 16 байт, оставляя место для переменных или констант на каждой из страниц. Компилятор автоматически включает переменные или константы в каждую страницу. Программа тестирования памяти использовалась для проверки памяти. Также были написаны программы, использующие вспомогательную клавиатуру и восьмиричный дисплей для записи и отображения кода, восьмибитного вычитания и сложения, восьмибитного умножения и восьмибитного деления / вычисления модуля. Ниже представлена простая программа на ассемблере используемая, для чтения содержимого памяти EDUC-8 со вспомогательной клавиатурой и восьмиричным дисплеем. Каждая 16-байтная страница начинается со знака " / " сопровождающегося номером страницы. В этом примере есть лишь одна страница. Переменные и константы объявляются в начале программы. IDX, VAR /Индексная переменная в памяти /0 /Страница 0 START, CLA /AC = 0, чтобы значение VAR TAD I IDX /косвенно по IDX загрузить в AC LDS 0 /записать в порт 0 байт (P[IDX]) TAD IDX /AC := IDX TESTCHAR, SKF 0 /если CHARFLAG = 0 JMP TESTCHAR /то - на метку TESTCHAR иначе RKF 0 /очистить FLAG INC IDX /инкремент IDX := IDX+1 JMP START Ниже представлен выходной листинг компилятора E8ASY. Все коды и адреса — в формате 737. Вводится стартовый адрес программы, которая будет загружена, константа 020 загружается по адресу 011, в переменную IDX. Затем загружается фактический адрес стартоа программы — в этом случае 000 — после чего программа запускается на выполнение нажатием ключа RUN. /0 /Страница 0 000 START, CLA 710 /AC = 0 001 TAD I IDX 131 /AC = VAR 002 LDS 0 622 /записать в порт 0 (P[IDX]) 003 TAD IDX 111 /AC := IDX 004 TESTCHAR, SKF 0 601 /если CHARFLAG = 0 005 JMP TESTCHAR 504 /то - на метку TESTCHAR 006 RKF 0 604 /иначе очистить FLAG 007 INC IDX 211 /инкремент IDX := IDX+1 010 JMP START 500 011 IDX, VAR 000 /Program Index Расширения и Заключение Бит страницы 0 сможет заработать, если сделать ссылку из инструкции на первую половину страницы 0 или вторую половина текущей страницы. При этом используется тот факт, что на странице может быть не более чем восемь переменных или констант, соответствующих восьми инструкциям, обращающимся к памяти. Для того, чтобы расширять количество портов, один порт ввода/вывода должен использоваться как указатель для выбора посредством дешифрации вплоть до 256 дополнительных портов. Другой порт ввода/вывода должен обеспечивать доступ к выбранному указателем порту. Для того, чтобы расширить память вплоть до 64 КБайт, два из этих дополнительных портов должны использоваться, чтобы выбирать области по 256 слов памяти. Также, как и в PDP-8, один порт должен быть буфером области инструкции (IFB – Instruction Field Buffer), в то же время, как другой порт — буфером область данных (DF – Data Field). Для того, чтобы предохранять от некорректного выполнения программы, IFB копируется в область инструкции (IF) только во время исполнения команд JMP или JMS. DF используется в косвенной адресации. Контроллер Расширения Памяти в PDP-8 В PDP-8 регистры Контроллера Расширения Памяти добавляют 3 старших бита, к 12-битному эффективному адресу, генерируемому программой, что расширяет диапазон адресуемой памяти с коэффициентом 2^3 = 8 (х 4096 слова). В общей сложности — до 32768 12-разрядных слов. Каждые 4 КБайт памяти теперь получают название "поле". Контроллер Расширения Памяти содержит два 3-разрядных регистра: DF (Поле Данных) и IF (Поле Инструкции). Эти регистры указывают поле для каждого обращения процессора к памяти, образуя, в общей сложности 15 бит адресной шины. Регистр Поля Инструкции — IF — указывает поле при выборке инструкции и при прямом обращении к памяти; Регистр Поля Данных — DF — указывает поле при косвенном обращении к данным. Набор команд ввода-вывода в диапазоне от 6200 до 6277 обрабатывается Контроллером Расширения Памяти и даёт доступ к регистрам DF и IF. Инструкция 62X1 (CDF — Change Data Field, Изменение поля данных) устанавливает в регистре поля данных значение X. Аналогично команда 62X2 (CIF — Change Instruction Field, Изменение поля инструкции) устанавливает значение X в регистре поля команд, а инструкция 62X3 устанавливает оба регистра. Результат выполнения инструкции CIF откладывается, чтобы совпасть со следующей инструкцией JMP или JMS, так что выполнение CIF не вызовет мгновенного перехода. Инструкция 6214 — RDF Read Data Field — Прочитать Поле Данных Инструкция RDF устанавливает биты 6 – 8 аккумулятора посредством операции OR в соответствии с битами регистра DF. На остальные биты аккумулятора инструкция влияния не оказывает. Эта инструкция обычно используется, чтобы создать инструкцию CDF или CIF следующим образом: CLA / AC = 0 TAD (CDF) / загрузить в АС из ячейки саму инструкцию установки полей RDF / установить биты регистра DF DCA CDFLOC / сохранить модифицированный код Инструкция 6224 — RIF Read Instruction Field — Прочитать Поле Команды Инструкция RIF устанавливает биты 6 – 8 аккумулятора посредством операции OR в соответствии с битами регистра IF. На остальные биты аккумулятора инструкция влияния не оказывает. Эта инструкция обычно используется, чтобы создать инструкцию CDF или CIF так же, как это иллюстрирует пример с инструкцией RDF. Long Pointers — Дальние Указатели Если необходимо создать указатель на данные в удаленной области, то, как правило, для этого необходимо выделить двойное слово, где одно слово держит фактический указатель, а другое слово содержит копию инструкции CDF, необходимой чтобы установить 3 старших бита адреса данных. Пример: дана переменная X по адресу 54321 (слово по смещению 4321 в области 5), следующий код непосредственно адресует X: CDF 50 TAD I (4321) Указатель на позицию ячейки X в памяти должен быть создан следующим образом: XPT, CDF 50 4321 Следующий код использует этот указатель: CLA / AC = 0 TAD XPT / считываем в AC инструкцию CDF по метке XPT DCA .+1 / и сохраняем её в следующую ячейку CDF .-. / -- модифицируемая ячейка инструкции CDF -- TAD I XPT+1 / считываем слово из удалённой области памяти Far Calls — Дальние вызовы Чтобы вызвать процедуру из другого поля памяти, нежели чем поле, содержащее код вызова подпрограммы, идентификатор поля вызывающей процедуры должен быть передан в подпрограмму, так чтобы из неё можно было вернуться должным образом. Обычно при работе в вызывающем поле IF и DF одинаковы, так что в соответствии с соглашением, идентификатор вызывающей области передается в регистре DF, поскольку регистр IF при входе в дальнюю процедуру уже указывает на её поле, а сама дальняя вызываемая процедура должна восстановить регистры IF и DF по возвращению. В следующем примере предполагается что ассемблерный символ CURFLD содержит идентификатор текущей области памяти (от 0 до 7). Обратите внимание, что оператор " ^ " является стандартным символом для умножения в семействе ассемблеров PAL. PROCF= CURFLD^8 / аргумент для команды CDF вызываемой подпрограммы PROC PROC, .-. / точка входа в дальнюю подпрограмму CLA / AC = 0 - очистим AC RDF / считаем в AC поле данных DF откуда вызвана процедура TAD (CIF CDF) / сделаем байт команды CDI для дальнего возврата DCA PROCR / сохраним код команды CDI в ячйку перед возвратом ... / выполняются команды подпрограммы PROC PROCR, CIF CDF .-. / -- модифицируемая команда переключения полей памяти -- JMP I PROC / дальний возврат Вызов вышеуказанной процедуры должен иметь следующую форму: CIF PROCF / установка поля инструкций для дальнего вызова JMS I [PROC] / дальний вызов подпрограммы PROC Отметим, что, на входе в эту процедуре, текущее поле данных указывает на поле команды вызывающего оператора; это упрощает передачу параметров, потому что оно направляет все косвенные ссылки в адресное пространство вызывающей процедуры. Если процедура делает любые косвенные ссылки на другие ячейки в своем собственном адресном пространстве, или, если она выполняет какие-либо дальние вызовы других процедур, им должны предшествовать CDF PROCF. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Использование компьютерных и мобильных технологий на уроках английского... Использование компьютерных и мобильных технологий на уроках английского языка (Computer and mobile technologies at efl lessons) |
|
Integrated computer-iaded manufacturing (icam) Русская редакция стандарта по методологии idef0 подготовлена фирмой МетаТехнология |
|
Комплекс лабораторных работ по дисциплине «Выч системы, сети и телекоммуникации»... При соединении Computer-Hub/Switch (карта-хаб/свитч) используется следующая схема |
|
Rename a Computer that Hosts a Stand-Alone Instance of sql server У вас есть небольшой опыт работы с данным программным продуктом. Но в процессе работы с данной программой у Вас возникли трудности... |
|
Information computer systems Специальные возможности ms excel для работы с большими массивами информации", "Экономический анализ средствами электронных таблиц",... |
|
Будущее Джим Грей, Системы Управления Базами Данных # 3/1998, Новая... Оригинал: Jim Gray. Data Management: Past, Present, and Future. Ieee computer 29(10): 38-46 (1996), Vol. 29, # 10, October 1996 |
|
Denis Sadoshenko. Computer Slang Dictionary (tm) version 1522 Обычно эти вот доски создают люди романтического склада характера, и тогда работать с такой bbs одно удовольствие. В СССР первые... |
|
1 Появление и развитие информатики Французский термин образован путем слияния слов "информация" и "автоматика" и означает "информационная автоматика или автоматизированная... |
|
Реферат «сохранение данных» В windows 2000 ее заменил модуль административной консоли Disk Management. Для работы с ним следует открыть папку Administrative... |
 |
Интерфейсы для трансиверов yaesu Сат (Computer Aided Transceiver), обеспечивающую управление частотой, режимами работы, vfos, памятью и другими установками и функциями... |
|
Инструкция по настройке системных файлов В дальнейшем, текст инструкции будет содержать русские и в скобочках английские обозначения объектов, пример: «Мой компьютер(My computer)».... |
|
Лекция 1 Введение в cals-технологии Концепция cals сначала Computer... Целью cals-технологий является повышение эффективности производства посредством применения компьютерных информационных технологий... |
|
Лекция 1 Введение в cals-технологии Концепция cals сначала Computer... Целью cals-технологий является повышение эффективности производства посредством применения компьютерных информационных технологий... |
|
Статьи вопросы безопасности при работе в электронной почте Gmail... Ключевые слова: computer security, electronic mail systems, internet advertising, legislative bodies, electronic mail messages, electronic... |
|
Руководство оператора системы управления и аппаратуры серии 8610... Заявки на получение письменного разрешения владельца авторских прав на размножение каких-либо разделов данного документа следует... |
|
3 При запуске Windows Explorer открывается папка My Documents. Как... На %SystemRoot%explorer scf. После этого, открываться будет не My Documents, а корневой каталог системного диска. Кроме этого, можно... |