Микро-БЭСМ: план разработки

[vak]

Год назад я закончил разработку процессора микро-БЭСМ. Проект не получил никакого резонанса в социуме, тем не менее надо будет когда-нибудь довести его до реализации в железе. К примеру на плате DE10-Lite с чипом Altera MAX 10. Получится нечто вроде Arduino, но с системой команд типа БЭСМ-6.



Путь долгий, впрочем. Главное препятствие - теговая архитектура памяти, которая плохо ложится на современную шину адрес/данные. Стоит задача переделать архитектуру и перенести нужные биты из тега (на каждое слово) в регистры приписки (на каждую страницу). Совместимость со старым софтом обеспечивать не нужно, ведь его всё равно нету.

План следующий.
1. Создать ассемблер , который бы работал под Линуксом и понимал системы команд 64-битного режима и 48-битного (бэсм6).
2. Переписать имеющийся комплексный тест на новый ассемблер.
3. Разбить огромный комплексный тест на отдельные составляющие, для упрощения тестирования и модификации.
4. Поправить архитектуру: перенести бит режима бэсм6 и биты защиты в таблицу страниц (регистры приписки).
5. Поправить соответствующие тесты.
6. Изменить процессор (RTL) нужным образом.
7. Изменить микрокод. Поправить тесты микрокода.
8. Изменить внешнюю шину (RTL) так, чтобы она стала совместимой с реализацией на FPGA.
9. Добавить интерфейс к внешней памяти RAM. На плате DE10-Lite её как раз 8 мегабайт.
10. Переделать контроллер прерываний.
11. Добавить периферийные устройства: внешние кнопочки, светодиоды и UART.
12. Запустить на реальной плате.

Как заработает, дальше набор внешних устройств можно расширять: SD-карточка, графический дисплей, SPI, PWM и т.д. Параллельно неплохо бы еще сделать софтверный симулятор на основе SIMH: сильно помогает в отладке софта.

Comments

[vak]

Если будем менять микрокод, то понадобиться еще и кроссассемблер микрокода? Есть ли пример (маленький) микрокода в виде теста? Какой объем памяти микропрограмм?

Кросс-ассемблер микрокода я сделал: https://github.com/besm6/micro-besm/tree/master/microcode/mcasm

Пример микрокода: https://github.com/besm6/micro-besm/blob/master/microcode/melcom.src

Кое-какое описание языка микрокода есть здесь: https://github.com/besm6/micro-besm/wiki/Microcode-Assembler

Объем памяти микропрограмм - 4096 слов по 112 бит. Сейчас занято 2391 слово, то есть 58%.

Трансляция микрокода делается так:

$ cd micro-besm/microcode
$ make
mcasm/mcdef.py define.src
Declarations: 51 fields, 442 constants, 420 symbols
mcasm/mcasm.py b6com.src
Compile: ATX ATXFE STX XTS XTA XTAFE AAX AAXE LOGERG AEX AEXE ARX ARXE AOX AOXE APX APXE AUX AUXE ACX ACXE ANX ANXE ASX ASXE ASN ASNE ATI ATIE STI STIE ITA ITAE ITS ITSE MTJ JDM UTC WTC WTCE VTM UTM UZA UZAPNA UIA UIAPNA JAMP VJM JMEQ JMEQE JMNE JMNEE VLM VLME XTR NTR RTE RMOD WMOD SETR CLRR SEMR SEMW SMON CMON TTX TTA HLT
mcasm/mcasm.py fltcom.src
Compile: ADX ABX XBA AMX AVX A*X A/X EDX EBX EDN EBN YTA YTAPNA
mcasm/mcasm.py intexcom.src
Compile: INT/RE IJP CTWR SC00 SE00 SF00 SE80 SEC0 SEE0 SEE8 SEEC/0 SF80 SFC0 SFE0 SFF0 SFF8 SFFC /CONT1 /CONT2 /CONT3 /CONT4 /CONT5 /CONT6 /CONT7 /CONT8 /CONT9 /CONTA /S4 ADDC INT/IN EXT/ RET
mcasm/mcasm.py melcom.src
Compile: JINIC INIC JMPRAM JOPC JMPOPC LCWPRG A*U A*I A*L A*H A/U A/I A/L A/H
mcasm/mcasm.py nrcom.src
Compile: ADU ABU UBA UTA AAU AEU AOU ACU ANU UTY UTS XTY YAX YEX YOX YTX AAY AEY AOY MCJ MSN JBM VTMH VTMQ VTMB VTMF UTCS MPAC MUNP ADI ABI IBA AAI AEI AOI JMGE JMLT JMLE JMGT VRM UZAS UZSPNA UIAS JOVR JCRY JAGT JAGE JALT JALE JAEQ JANE JMPSZZ RETSZZ ASNA ADL ABL LBA ATH STH HTA HTS ADH ABH HBAC AAH AEH AOH ATQ STQ QTA QTS AEQ AAQ AOQ ATB STB BTA BTS AEB AAB AOB ATF STF FTA FTS AEF AAF AOF SETF CLRF EXTF NTA NTSC AEN AAN AON ATD DTA JMPS RETS
mcasm/mcasm.py rwiocom.src
Compile: RW/IO PSRWIO
mcasm/mclink.py loadcom2.src [%-Z]*.json
Microcode: 2391 words
Instruction map: 2520 opcodes
RW/IO map: 1002 entries
Group map: 32 entries
Interrupt map: 32 entries
mcasm/mcconst.py
Constants: 442 words