Aufgaben & Co. zum Befehlsformat

Betrachte für die folgenden Aufgaben das Beispiel aus dem Video Vom Quellcode zum Prozessor und den dort gegebenen Befehlssatz im Einadressformat:

Einfacher befehlssatz.JPG


Aufgabe 1

Aufgabe
Entwicklung eines Befehlssatzes

Ein kompletter Befehl (Opcode und Operand) vom Typ NOOP, LOAD, STORE, ADD, SUB, EQUAL, JUMP und HALT besteht derzeit (wie im Video erläutert) aus insgesamt 16 Bit, wobei die ersten sechs Bit als Reserve nicht genutzt werden.

Entwickle einen Befehlssatz,

  • der maximal 256 Befehle umfassen kann, aber zunächst nur die bereits bekannten Befehle NOOP, LOAD, STORE, ADD, SUB, EQUAL, JUMP und HALT definiert,
  • der maximal 64 Steueroptionen unterscheiden kann,
    • bislang waren es nur zwei Steueroptionen, siehe <Num> im Video,
    • die hier angegebene Anzahl ist "insgesamt für den Befehl" gemeint, und nicht "pro Operand",
  • der je sechs Bit für die Adressierung von <Ergebnis>, <Operand1> und <Operand2> vorsieht (Dreiadressformat),
  • dessen Befehlslänge ein Vielfaches von acht Bit sein soll.

Aus wie vielen Bit besteht damit ein kompletter Befehl (Opcode und Operand) dieses neuen Befehlssatzes mindestens?

Gebe das SUM-Program aus dem Video damit an! Herauskommen sollte eine Übersicht wie diese, angepasst an den neuen Befehlssatz:

Aufgabe befehlssatz.jpg

Erwartet wird also, dass das SUM-Programm sowohl in Maschinensprache (Einsen und Nullen!), als auch in Assembler angegeben wird. Der Additionsbefehl mit drei Operanden könnte in Assembler so aussehen:

ADD ACC, ACC, 14

"ACC" bezeichnet das Register Akkumulator, die Bedeutung des Befehls ist damit: Addiere den im Akkumulutar gespeicherten Wert und den in Speicherzelle 14 gespeicherten Wert, und lege das Ergebnis im Akkumulator ab.

Wie löst du das Problem, dass in der binären Codierung (Maschinensprache) unterschieden werden muss, ob ein Operand ein Register, eine Speicherzelle oder gar einen konkreten Wert bezeichnet? (Stichwort: # im Video. Falls du hier Hilfe benötigst, so diskutiere Lösungsansätze in deiner Lerngruppe!)


Aufgabe 2

Aufgabe
Nur sechs Bit

Wie viele Speicherzellen können bei sechs Bit für die Adressierung von <Ergebnis>, <Operand1> und <Operand2> maximal unterschieden werden?