Часть УУ работает

[vak]

МЭСМ-6 уже проходит несколько тестов: работают команды uj, vtm, utm, mtj, vzm, v1m, j+m, vjm, vlm, utc, wtc.

Я добавил в фазу decode автоматическое приращение счётчика команд (PC), теперь некоторые команды выполняются за один такт (vtm, utm, mtj. j+m).

Описание микроархитектуры по мере разработки постепенно образуется на странице: https://github.com/besm6/mesm6/wiki/Microarchitecture

Comments

[spamsink]

A+X, A-X, X-A, AMX вышли (в отдельной реализации) в общей сложности около 480 LUT, 185 FF, 104 full adders. Я сначала локально у себя протестирую.

AVX будет делаться в УУ путем условного выбора A-X или X-A в зависимости от знака операнда, и подаче 0 в качестве мантиссы операнда, и порядка сумматора в качестве порядка операнда, тогда нормализовывать вправо будет нечего.

[vak]

Немного вроде, если на 48 поделить. То есть у тебя алгоритм нормализации готов. Да, биты блокировки нормализации и округления нужно ведь в АУ подавать. Я про них забыл на рисунке.

А я пока запутался с ITA. Похоже, придётся переделать мультиплексор адресов для M[i] и M[j]. С нынешним ничего не получается.

[x86128]

Ух, параллельно пробую это всё нарисовать в Logisim-evolution. Там, конечно, глобальные изменения будут болезненно вноситься, но пока есть запал продолжать.

[vak]

Ух красота какая!
Доделаю ITA, и после этого наверное совсем уж больших изменений не ожидается. Регистр режимов добавится и группы операций.

[x86128]

Модель logisim заработала. Протестировал пока только на тесте команды UJ.

[vak]

Ваще круто!
А мультик logisim умеет записать?
Чтобы видеть, как сигналы по проводам бегают.

[x86128]

Сам по себе хорошо не умеет. Там вроде как есть встроенный осциллограф но заставить его работать именно с этой схемой у меня не удалось. Буду разбираться в чем причина.

Я пока делал запись с экрана только общей части "платы" с процессором.
YouTube

[x86128]

Я планирую в ближайшее время навести эстетику на внутренности CPU и разродиться в обновляемый пост на wiki с картинками компонентов схемы и роликами "интересных" участков схемы на мой взгляд.
Вот правда не знаю толи это вести как отдельный проект у себя на github (как сейчас), толи форкнуть Ваш и потом пулл-реквестом к Вам добавить папку logisim в общее дерево и wiki страничку с картинками и описанием в besm6/mesm6. Всё таки logisim модель сильно зависит от содержимого mesm_defines и microcode.v

[x86128]

Если не трудно, можно пример чисел (выражения) когда необходима нормализация вправо.

[spamsink]

Возможно, я неудачно выразился. Сдвиг мантиссы вправо перед выполнением операции - это, строго говоря, не нормализация, а выравнивание порядков.

А настоящая нормализация вправо бывает после выполнения операции только на 1 разряд.
Т. к. представление мантиссы - без скрытого бита, просто в дополнительном коде, то диапазон значений мантиссы - от -1 до 1-2^-40. Поэтому, например, при изменении знака числа -1 (представленного как -1*2⁰, 4020 0000 0000 0000) сначала получается псевдопредставление 1*2⁰, которое нормализуется на 1 разряд вправо, и выходит 0.5*2¹ (4050 0000 0000 0000).

[x86128]

Теперь понятно. Спасибо за развернутый ответ.

Еще такой вопрос по общему алгоритму выполнения операций в АЛУ MESM6 с плавающими числами. Возможно я забегаю вперед.
Будет примерно как в IEEE754? То есть я имею ввиду порядок действий конечного автомата:
1. Защелкивание аргументов
2. Распаковка (порядки / мантиссы на регистры)
3. Отработка спец. случаев (сложение/умножение на 0, деление на 0, возможно еще что-то)
4. Выравнивание порядков
5. Отработка выхода порядков за пределы
6. Выполнение операций с мантиссой
7. Нормализация
8. Округление (регистр Y /РМР )
9. Упаковка
10. Выдача на выходной регистр АСС и РМР (Y)

[spamsink]

Благодаря тому, что распаковка тривиальна (разве что размножить знаковые биты), распаковка и защелкивание объединены. Специальные случаи пока не отрабатываются. Для сложения, строго говоря, и не должны, поскольку результат сложения не-нуля с нулём при имеющемся алгоритме зависит от соотношения порядков нуля и ненулевого операнда.

Умножение я надеюсь делать с помощью аппаратного умножителя, поэтому распознавание нуля много тактов не сэкономит.

В остальном всё практически так и есть (кроме упаковки, которая тривиальна).

Оригинальный алгоритм деления я не буду пытаться воспроизводить, скопирую из эмулятора.

[vak]

Я сделал команды AAX, AOX, AEX и ARX. Теперь АУ привязано более-менее как надо. Можешь добавлять арифметику. Регистр режимов я на днях прикручу.

[spamsink]

Для простоты, значит, между операциями будет пустой такт? Ладно. :)

Попробуй для примера переписать ARX в двухтактном виде.

[vak]

Пусть для начала так.
Когда всё заработает, можно будет подумать насчёт оптимизации.

[spamsink]

ОК, тогда я сделаю state machine, как мне удобно.

Кстати, AAX и AOX обнуляют Y, а AEX делает Y := ACC. :) Тесты это не проверяют?

[vak]

Я как раз сейчас добавляю установку Y в АУ в зависимости от операции.
Трудность с UZA и U1A: они тоже должны ставить Y := ACC, но поскольку они выполняются в УУ, они не могут влиять на регистр Y, который находится в АУ. Может быть придётся специальный сигнал тащить в АУ для этого.

[vak]

В имеющихся тестах есть проверки Y после некоторых команд, но их заведомо мало. Надо будет писать отдельный тест для YTA и отлаживать его на SIMH, в котором мы более-менее уверены.

[vak]

>> Попробуй для примера переписать ARX в двухтактном виде.

Переписал: https://github.com/besm6/mesm6/commit/439921d93bd9d618ebb5ade64b38186c0e81d503

[vak]

Я сделал микрокод и тесты для ASN, ASX, YTA.

Ты у себя научился тесты запускать?
Там есть скрипт:

cd test
./run-all-tests.sh

Надо только, чтобы Altera Modelsim находился в пути. Должно получиться такое:

Run uj - PASS
Run vtm_vzm_v1m - PASS
Run j+m_utm - PASS
Run vlm - PASS
Run utc_wtc - PASS
Run vjm - PASS
Run mtj - PASS
Run xta_uza_u1a - PASS
Run atx - PASS
Run ati_ita - PASS
Run addr0 - PASS
Run aax_aox_aex - PASS
Run arx - PASS
Run its - PASS
Run sti - PASS
Run xts - PASS
Run stx - PASS
Run asn_asx - PASS
Done.
---
Tests total: 18, passed: 18, failed: 0

Бесплатную версию Modelsim можно скачать и поставить отсюда: http://fpgasoftware.intel.com/?product=modelsim_ae#tabs-2

[spamsink]

Боюсь, до начала следующей недели у меня много времени не будет. В выходные я буду занят.

[vak]

Ну а я пока посмотрю, как привинтить магазинный режим. Я насчитал 22 команды, чувствительных к адресу 0(15). Для этих команд в магазинном режиме будет отдельная таблица адресов микрокода.

[spamsink]

Зачем? Большинство из этих команд декрементирует SP по завершении, поэтому хватит и дополнительного бита в той же микрокоманде, где сейчас только GO_FETCH_OR_DECODE (ну и бита в вычислении исполнительного адреса, который подменял бы 00000 адресной части на 77777, если номер регистра - 15.

Специальный интерес представляют только команды, инкрементирующие SP.

[vak]

Магазинный режим готов.
Но тест "stack" пока не проходит: не хватает команд APX, AUX, ACX и ANX.

[spamsink]

Мой ранее существовавший интеловский логин сдох и почему-то не поддается восстановлению. Придется для скачивания моделсима завести на другой адрес.

ACX уже почти готова, нужен только микрокод, вызывающий потом ARX; остальные 3 можно для начала просто содрать из эмулятора. Пусть выполняются в 1 такт; оптимизировать синтез будем потом.
Код для сложения/умножения с нормализацией уже есть, осталось только интегрировать.