Signetics 8X300

El procesador normalmente manipula bytes de datos de 8 bits, pero la unidad de máscara permite manipular bits individuales o múltiples, convirtiéndolo en un procesador de longitud de datos variable. Los datos internos se almacenan en registros de lectura/escritura de 8 bits : R1 a R6, R9 y un registro auxiliar (R0 o AUX). El registro auxiliar contiene uno de los operandos utilizados en instrucciones de dos operandos, como ADDo , y un registro de desbordamientoAND de un bit (solo lectura) (R8 o OVF) almacena el bit de acarreo de las operaciones. Dos registros virtuales de solo escritura, IVL (R7) e IVR (R15), se utilizan para colocar una dirección en el bus IV, y dos conjuntos de ocho registros virtuales (R16-R23 y R24-R31) se utilizan para transferir datos hacia o desde el bus IV. En este último caso, los dos bits superiores del número de registro seleccionan el banco izquierdo o derecho, y los tres bits inferiores definen el número de posiciones en las que se rotarán o desplazarán los datos. Un búfer de bus IV de 8 bits conserva una copia de los últimos datos transferidos hacia o desde el bus IV. Estos datos se utilizan en operaciones de fusión. Cabe destacar que este artículo utiliza numeración decimal para los registros; la documentación de Signetics utiliza numeración octal.ADD

Los tres bits más significativos de la instrucción definen el código de operación y dividen las instrucciones en ocho clases:

• Esta MOVEinstrucción permite copiar el contenido de los registros seleccionados, colocarlo en el bus IV, leerlo desde el bus IV o transferirlo de un bus IV a otro.
• Las clases ADD, ANDy XORson similares, excepto que con estas instrucciones el contenido del registro auxiliar se combina con el registro fuente antes de que MOVEse ejecute la parte de la instrucción.
• Esta XECinstrucción permite ejecutar una instrucción seleccionada en una dirección local y un desplazamiento diferentes sin incrementar el contador de programa.
• Esta NZTinstrucción permite implementar una bifurcación condicional.
• Esta XMITinstrucción permite colocar un patrón binario de 8 bits, especificado en la misma, en un registro determinado o en el bus IV. Es similar a una instrucción de carga inmediata.
• La JMPinstrucción realiza un salto incondicional a cualquier lugar dentro de la memoria de programa de 8192 palabras.

El uso de los 13 bits restantes de la instrucción depende del código de operación:

• MOVEANDInstrucciones : 5 bits se utilizan para definir el registro de origen, 3 bits se utilizan para definir cualquier operación ADDde XORrotación o máscara (el campo R/L) y los 5 bits restantes definen el registro de destino.
• XECy NZT: 5 bits se utilizan para definir el registro de origen, los 8 bits restantes definen el campo de dirección.
  • XEC: el contenido del registro fuente se agrega primero al campo de dirección, que luego se utiliza como los 8 bits inferiores de la dirección del programa.
  • NZTEl salto se realiza si el registro de origen no es cero. Si se realiza el salto, el campo de dirección se utiliza como los 8 bits inferiores de la dirección del programa.
• XMITSe utilizan 5 bits para definir el registro de destino, y los 8 bits restantes definen los datos.
• JMP: los 13 bits se utilizan como una dirección absoluta en la memoria del programa.

Las unidades de rotación y enmascaramiento se ubican entre el banco de registros y la ALU. Por lo tanto, en principio, todos los datos pueden rotarse y enmascararse antes de que ingresen a la ALU.

• Unidad de rotación: Esta unidad rotará los datos hacia la DERECHA el número de posiciones especificado en el código de operación.
• Unidad de enmascaramiento: Esta unidad enmascarará (pondrá a cero) los bits superiores de los datos para conservar el número de bits inferiores especificado en el código de operación.

Las unidades de desplazamiento y fusión están ubicadas entre la ALU y el bus IV, por lo que cualquier dato enviado al bus IV puede desplazarse y fusionarse antes de ser emitido.

• Unidad de desplazamiento: Esta unidad desplazará los datos hacia la IZQUIERDA el número de posiciones especificado en el código de operación.
• Unidad de fusión: Esta unidad fusionará (reemplazará) el número de bits especificado por el código de operación en el búfer del bus IV con los datos antes de colocar el contenido del búfer en el bus IV.

Nota: si el número de bits a fusionar es cero, se reemplazarán los 8 bits.

Dependiendo del origen y el destino, son posibles las siguientes combinaciones:

• MOVE, ADD, ANDe XORinstrucciones:
  • Registro para registrarse (incluidos los registros IVL e IVR): Rotar
  • registro al bus IV (salida de datos): desplazamiento y fusión
  • Entrada del bus IV al registro: rotación y máscara
  • Entrada del bus IV a salida del bus IV: rotación, enmascaramiento, desplazamiento y fusión.
  • Entrada del bus IV al registro IVL o IVR (salida de dirección del bus IV): rotación y enmascaramiento
• XECy NZT:
  • Entrada del bus IV: rotación y enmascaramiento
• XMIT
  • Salida de datos del bus IV: desplazamiento y fusión

La transferencia de datos hacia y desde el 8X300 es un proceso de dos pasos:

• Paso 1: Utilizando una de las instrucciones MOVE, ADD, AND, XORo XMTy especificando uno de los registros virtuales IVL (banco izquierdo) o IVR (banco derecho) como destino, se emite una dirección en el bus IV, junto con las señales Select Command y Bank Select. Esto puede tener que repetirse si se utilizan ambos bancos.

Dado que la dirección de E/S se emite por separado, los puertos de E/S deben mantener (enclavar) la selección. Esto se puede lograr con decodificadores y enclavamientos de direcciones independientes, o con un puerto de E/S con decodificación y enclavamiento de direcciones integrados, como el 8X32. Gracias al enclavamiento, una vez direccionados, los puertos de E/S permanecen activos hasta que se emite una dirección diferente, y se puede acceder a ellos varias veces sin necesidad de volver a direccionarlos. Dos puertos de E/S (o direcciones de RAM) pueden estar activos simultáneamente, utilizando las señales de selección de banco para alternar rápidamente entre ellos sin necesidad de direccionamiento adicional.

• Paso 2: Los datos se transfieren hacia o desde el 8X300 utilizando cualquiera de las instrucciones, excepto JMPla de especificar uno de los registros R16–R31 como origen y/o destino. El registro seleccionado define la señal de selección de banco que acompaña a la transferencia.

La selección de E/S más rápida se puede implementar agregando bits a la palabra de instrucción para seleccionar uno o dos dispositivos IV con cada instrucción. ^{[ 1 ] : 2-40} En lugar de enviar una dirección explícita a un dispositivo en el bus, la palabra de instrucción más amplia se almacena centralmente y se utiliza como selección de dispositivo instrucción por instrucción.

El 8X300 no tiene capacidad de interrupción integrada. Signetics ha publicado extensas notas de aplicación que describen cómo se pueden adaptar las interrupciones al 8X300. ^{[ 1 ] : 2-47} La latencia de interrupción es inferior a 750 nanosegundos. Las interrupciones constan de varios pasos, cada uno de los cuales requiere asistencia de hardware:

• Guarda el contenido actual del contador de programa. El contador de programa se puede bloquear desde el bus de direcciones de 13 bits en cualquier instrucción, excepto XEC. Por este motivo, las interrupciones deben ignorarse durante XEC.
• Conserve las últimas direcciones IVL e IVR utilizadas. Signetics sugiere capturar estas escrituras de direcciones con una memoria RAM de sombra. Nota: el 8X305 no necesita memoria RAM de sombra, ya que cuenta con memoria de direcciones IVL e IVR integrada.
• El programa debe saltar a una dirección de servicio de interrupción fija. El hardware externo debe tomar el control del bus de instrucciones de 16 bits e insertar una instrucción JMP.
• Al final de la rutina de servicio de interrupción, restaure las direcciones IVL e IVR desde la RAM (8X300) o desde la memoria del registro de direcciones (8X305).
• Detecta una instrucción de retorno ad hoc. Signetics sugiere un JMP 17777, todo unos. Signetics indica que solo es necesario decodificar los 13 bits de dirección (pero no el código de operación).
• Restaure el contenido original del Contador de Programa. Nuevamente, el hardware externo debe tomar el control del bus de instrucciones de 16 bits e insertar un código de operación JMP con la dirección almacenada previamente en el bus de direcciones del programa.