Rozkazy nieefektywne i nielegalne

W architekturze procesora MERY-400 rozróżniane są dwa szczególne przypadki rozkazów, które mimo, że zostaną przeczytane z miejsca programu wskazanego licznikiem rozkazów, to ich wykonanie będzie zaniechane. Dzieje się to wcześnie, bo na etapie dekodowanie rozkazu, co w niektórych przypadkach staje się jednocześnie sprytnym skrótem do realizacji jego treści.

Warunki wystąpienia

Wszystkie rozkazy, dla których nie zostanie podjęta faza wykonania nazywane są rozkazami nieefektywnymi. Sygnał NEF na pakiecie P-D ma dla takich przypadków wartość "1". Szczególną grupę rozkazów nieefektywnych stanowią rozkazy nielegalne, czyli takie, które są niepoprawne, lub kontekst, w jakim następuje próba ich wykonania jest niewłaściwy. Dla takich rozkazów sygnał XI na pakiecie P-D przyjmuje wartość "1". Zaliczają się do nich:

• Rozkazy o kodach binarnych, które nie reprezentują żadnego z rozkazów na liście rozkazów. Są to:
  • Wszystkie rozkazy, które w zapisie binarnym na dwóch najstarszych bitach mają wartość "0".
  • Niektóre rozkazy z grupy "C". W tej grupie istnieją również rozkazy znajdujące się na liście rozkazów, ale nie obejmuje ona wszystkich możliwych kombinacji
  • Niektóre rozkazy z grupy "S", z przyczyn jak wyżej.
• Rozkazy przeznaczone do wykonaywania wyłącznie w kontekście systemu operacyjnego (Q=0), jeśli próbę ich wywołania podjęto z programu użytkowego:
  • Wszystkie rozkazy istniejące w grupie "S": HLT, MCL, SIT, SIL, SIU, CIT, GIU, LIP, GIL, także rozkazy dodane w procesorze MX-16: CRON, SINT, SIND.
  • Niektóre rozkazy z grupy "B/N": MB, IM, KI, FI, SP.
  • Rozkazy IN oraz OU, jeśli na pakiecie P-D zwora 1-2-3 jest w pozycji 1-3.
• Rozkaz premodyfikacji MD, jeśli został wywołany po raz czwarty

Pozostałe rozkazy nieefektywne to:

• Dowolny rozkaz, jeśli poprzedni rozkaz ustawił flagę przeskoku (P=1).
• Rozkazy skoków, jeśli nie są spełnione warunki wymagane do podjęcia danego skoku (np. nie jest ustawiona flaga zera "Z" w trakcie dekodowania skoku JZ).

Obsługa

W przypadku napotkania rozkazu nieefektywnego zawartość licznika rozkazów jest zwiększana o 1, jak w przypadku wszystkich innych rozkazów. Dzieje się to już w fazie pobrania rozkazu. Następnie procesor kończy bieżący cykl rozkazowy, wykonując jednak kilka dodatkowych czynności "porządkowych":

1. Jeśli rozkaz był nielegalny i nie był ustawiony wskaźnik przeskoku P (XI & ~P), zapalane jest przerwanie 6 (nieprawidłowy rozkaz).
2. Dla nieefektywnych rozkazów dwusłowowych może nastąpić kolejne zwiększenie zawartości licznika rozkazów o 1, tak, aby ominąć również argument natychmiastowy rozkazu, znajdujący się w drugim słowie. Dzieje się to w dwóch przypadkach:
   • Jeśli rozkaz nie był nielegalny (WMI & ~XI) - jest to przypadek legalnych rozkazów skoku z argumentem w drugim słowie, np JZ 0x1234
   • Lub jeśli ustawiony był wskaźnik przeskoku P (WMI & P) - jest to przypadek przeskoku przez dowolny rozkaz dwusłowowy
3. Bezwarunkowo - wyzerowanie wewnętrznych wskaźników: B-modyfikacji (WBI), premodyfikacji (WPI), rozkazu dwusłowowego (WMI), przeskoku (P), oraz licznika premodyfikacji (MC).

Po tej operacji rozpoczynany jest kolejny cykl rozkazowy.

Konsekwencje praktyczne

To, jakie rozkazy mogą być nieefektywne i w jaki sposób są obsługiwane, ma kilka nieoczywistych konsekwencji praktycznych, o których warto pamiętać pisząc oprogramowanie MERY-400.

Skoki

Obsługa niepodejmowanych skoków już na etapie dekodowania jest ciekawym trikiem powodującym, że rozkazy te kończone są bardzo wcześnie, co skraca dla nich czas cyklu do niezbędnego minimum. Taki rozkaz nie tylko nie przejdzie do fazy wykonania, ale nie będą dla niego również obliczane argumenty. To ma kolejną ciekawą konsekwencję: jego argumentem (natychmiastowym, bezpośrednim czy pośrednim) może być komórka pamięci nie należąca do żadnego ze skonfigurowanych obszarów, a rozkaz mimo to nie zakończy się błędem dostępu do pamięci.