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]

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]

Интересная мысль, я её подумаю...
Инкрементирующая только одна команда: ATX 0(15).

[vak]

Не совсем так. Все эти команды сначала декрементируют SP, и потом уже выполняются как обычно. ATX наоборот: выполняется, потом инкрементирует.

Да ну его, чем добавлять хитрые цепи в УУ, проще ввести отдельные микропрограммы для стекового режима.

[spamsink]

Логику распознавания стекового режима придется добавлять всё равно. Так зачем дублировать код, если можно сделать красиво?

[vak]

Логика крайне простая: reg_index==15 & Vaddr==0.
Там чуть сложнее, потому что нужны незащелкнутые значения на такт раньше, но это непринципиально.
И этот бит добавляется в индекс для entry16[] и entry64[] при вычислении адреса перехода.

[x86128]

Как-то давно смотрел документ Сисетма-команд-БЭСМ6.pdf там в таблицах на псевдокоде указан алгоритм исполнения команд.
Исходя из тех таблиц получаются, что только две команды которые обращаются к памяти дважды - STX, XTS которые потребуют отдельный микрокод.
Только три команды в случае "магазина" - ATX, XTS, ITS увеличивают SP после исполнения, все остальные "магазинные" его уменьшают перед исполнением.

Может всё таки не так страшно будет ввести дополнительные сигналы в микрокоманду?
В logisim есть запас, да и расширить эту часть тривально - добавив еще одну "микросхему" ПЗУ.

[vak]

К сожалению, это руководство не отличается точностью, хотя оно и лучшее из имеющихся. Самое точное описание алгоритма выполнения команд лучше смотреть в текстах SIMH:
https://github.com/besm6/simh/blob/master/BESM6/besm6_cpu.c#L911

Точнее не бывает. На этом симуляторе весь бэсмовский софт, который нам удалось собрать, выполняется абсолютно правильно.

Команды STX, XTS, STI и ITS, несмотря на название, к магазинному режиму нечувствительны. С нулевым адресом и 15 регистром они выполняются ровно так же, как и обычно.

В магазинном режиме работают команды: ATX, A+X, A-X, X-A, AMX, XTA, AAX, AEX, ARX, AVX, AOX, A/X, A*X, APX, AUX, ACX, ANX, E+X, E-X, ASX, XTR и WTC. Только одна из них, а именно ATX, увеличивает регистр стека (после выполнения), остальные уменьшают (перед выполнением).

У меня в голове уже сложилась картина, как добавить магазинный режим малой кровью. Давай я сделаю, а вы с Лёней покритикуете.

[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.

[vak]

Я тут гриппую слегка, решил сегодня на работу не ходить. Зато сделал ACX, ANX, APX и AUX. Смотри здесь:

https://github.com/besm6/mesm6/commit/11406057e187224947a1b0716e9dbda04b45c312

https://github.com/besm6/mesm6/commit/cfe69ddc4df5c67a5812f90152cb895f2ca5d325

Наверное с точки зрения синтеза можно как-то улучшить, но я не знаю как.

[spamsink]

Отлично; даже на такт быстрее, чем я имел в виду (делать countones или clz одной микрокомандой, а потом вызывать ADD_CARRY_AROUND).

Комбинационные сборка-разборка в любом случае будут синтезироваться совершенно безумно, так что рано или поздно придется делать state machine для скорости.

[vak]

Чтобы оценить сложность получившейся функции pack(), я запустил её синтез с помощью Altera Quartus Prime. Получилось в сумме 1270 лутов:

+--------------------------------------------------------+
; Analysis & Synthesis Resource Usage Summary            ;
+---------------------------------------------+----------+
; Resource                                    ; Usage    ;
+---------------------------------------------+----------+
; Estimated Total logic elements              ; 1,270    ;
;                                             ;          ;
; Total combinational functions               ; 1270     ;
; Logic element usage by number of LUT inputs ;          ;
;     -- 4 input functions                    ; 1079     ;
;     -- 3 input functions                    ; 154      ;
;     -- <=2 input functions                  ; 37       ;
;                                             ;          ;
; Logic elements by mode                      ;          ;
;     -- normal mode                          ; 1236     ;
;     -- arithmetic mode                      ; 34       ;
;                                             ;          ;
; Total registers                             ; 0        ;
;     -- Dedicated logic registers            ; 0        ;
;     -- I/O registers                        ; 0        ;
;                                             ;          ;
; I/O pins                                    ; 47       ;
;                                             ;          ;
; Embedded Multiplier 9-bit elements          ; 0        ;
;                                             ;          ;
; Maximum fan-out node                        ; mask[44] ;
; Maximum fan-out                             ; 91       ;
; Total fan-out                               ; 4921     ;
; Average fan-out                             ; 3.61     ;
+---------------------------------------------+----------+

Если заменить pack() на тривиальное поразрядное "и", получается 188 лутов:

+--------------------------------------------------------+
; Analysis & Synthesis Resource Usage Summary            ;
+---------------------------------------------+----------+
; Resource                                    ; Usage    ;
+---------------------------------------------+----------+
; Estimated Total logic elements              ; 188      ;
;                                             ;          ;
; Total combinational functions               ; 188      ;
; Logic element usage by number of LUT inputs ;          ;
;     -- 4 input functions                    ; 28       ;
;     -- 3 input functions                    ; 123      ;
;     -- <=2 input functions                  ; 37       ;
;                                             ;          ;
; Logic elements by mode                      ;          ;
;     -- normal mode                          ; 154      ;
;     -- arithmetic mode                      ; 34       ;
;                                             ;          ;
; Total registers                             ; 0        ;
;     -- Dedicated logic registers            ; 0        ;
;     -- I/O registers                        ; 0        ;
;                                             ;          ;
; I/O pins                                    ; 47       ;
;                                             ;          ;
; Embedded Multiplier 9-bit elements          ; 0        ;
;                                             ;          ;
; Maximum fan-out node                        ; Add0~104 ;
; Maximum fan-out                             ; 49       ;
; Total fan-out                               ; 624      ;
; Average fan-out                             ; 2.21     ;
+---------------------------------------------+----------+

То есть pack() занимает порядка 1270-188 = 1082 LUTs.

[vak]

То же самое для unpack(): 1782-188 = 1594 LUTs.

[vak]

ANX я сделал слегка отличающейся.
Если на входе 0, команда возвращает 0, а не 48, как в БЭСМ-6.
Так делает микро-бэсм, и это логично.
Иначе бы единица и ноль на входе никак не различались.
Скажется ли это на Паскаль-компиляторе?

[spamsink]

В Паскаль-мониторе ANX используется для minel; в инструкции по Паскалю написано, что он возвращает -1 по пустому множеству; команды порождаются такие, что ANX 0 ожидается 0.

 00001    1  1 PROGRAM MAIN(OUTPUT);VAR A:SET OF 0..47; I:INTEGER;
 00007    2  2 BEGIN
16 24 00002 15 31 74007
 00010    3  2 I := MINEL(A);
01 010 0050 01 023 0011     01 005 0021 01 000 0051
 00024    4  0 END.

11(1) - это константа 6400...0, 21(1) - 6400...1.

Видимо, на ВЦ машина была хакнутая. Тады ой.