[[instruction_encoding]]
Trace:
Show page
Recent ChangesSitemap

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Both sides previous revisionPrevious revision
Next revision		Previous revision
instruction_encoding [2021/04/12 08:16] – [ALU instructions] simerinstruction_encoding [2024/07/01 13:29] (current) – [Multiplication] simer
Line 7: Line 7:
 ^Contents|Opcode0|Operand A|Opcode1|6-bit Immediate         || ^Contents|Opcode0|Operand A|Opcode1|6-bit Immediate         ||
  
 +===== Summary =====
 +
 +^Opcode 0\1     ^ 0       ^ 1            ^ 2           ^ 3  ^ 4                        ^ 5        ^ 6        ^ 7     ^
 +^Addressing mode|[BP+Imm6]|#Imm6         |             |[Rs]|Rs,#Imm16,[Addr16], Rs ASR|Rs LSL/LSR|Rs ROL/ROR|[Addr6]|
 +^       0  | **ADD**, //JB, JNAE, JCC// ||             | **ADD** |||||
 +^       1  | **ADC**, //JAE, JNB, JCS// ||             | **ADC** |||||
 +^       2  | **SUB**, //JGE, JNL, JSC// ||             | **SUB** |||||
 +^       3  | **SBC**, //JL, JNGE, JSS// ||             | **SBC** |||||
 +^       4  | **CMP**, //JNE, JNZ//      ||             | **CMP** |||||
 +^       5  | //JE, JZ//                 ||                       ||||||
 +^       6  | **NEG**, //JPL//           ||             | **NEG** |||||
 +^       7  | //JMI//                    ||                       ||||||
 +^       8  | **XOR**, //JBE, JNA//      ||             | **XOR** |||||
 +^       9  | **LD**, //JA, JNBE//       ||POP,RETF,RETI| **LD**  |||||
 +^       A  | **OR**, //JLE, JNG//       ||             | **OR**  |||||
 +^       B  | **AND**, //JG, JNLE//      ||             | **AND** |||||
 +^       C  | **TEST**, //JVC//          ||             | **TEST**|||||
 +^       D  | **ST**, //JVS//            ||PUSH         | **ST**  |||||
 +^       E  | //JMP//                    ||             ||||||
 +^       F  | MUL.us        |CALL         |MAC.us,//GOTO// | MAC.us |MUL.ss|INT,IRQ,FIR_MOV,BREAK|MAC.ss ||
 +
 +  * Instructions in bold: uses the addressing mode listed on the first line
 +  * Instructions in italics: only if operand A (destination register) is PC
 ===== Special instructions ===== ===== Special instructions =====
  
Line 13: Line 36:
 ==== Multiplication ==== ==== Multiplication ====
  
-^Instruction   ^Opcode0^Operand A^Opcode1^OPN         ^Operand B^ +^Instruction           ^Opcode0^Operand A^Opcode1       ^OPN         ^Operand B^ 
-^MUL (unsigned)|  F    |  Op.A   |  0    |   1        |  Op.B   | +^MAC (unsigned*signed) |  F    |  Op.A   |  2 + (N ≥ 8) |   N & 7    |  Op.B   | 
-^MUL (signed)  |  F    |  Op.A   |  4    |   1        |  Op.B   | +^MAC (signed*signed)   |  F    |  Op.A   |  6 + (N ≥ 8) |   N & 7    |  Op.B   | 
- +^MUL (unsigned*signed) |  F    |  Op.A   |  0           |   1        |  Op.B   | 
-FIXME +^MUL (signed*signed)   |  F    |  Op.A   |  4           |   1        |  Op.B   |
-  * document possible values for OPN +
-  * document MAC instructions +
-  * document unsigned-to-unsigned vs signed-to-unsigned instructions +
-  * division instructions may have a similar format+
  
 Note: Operand A and Operand B cannot be 0, 6 or 7 (it is not possible to multiply SP, SR or PC with something). Note: Operand A and Operand B cannot be 0, 6 or 7 (it is not possible to multiply SP, SR or PC with something).
 +They also can not be 3 or 4 in MAC (MR is used for intermediate results). If the size of the MAC  
 +operation is exactly 16, it will be encoded as N=0.
 ==== CALL and GOTO ==== ==== CALL and GOTO ====
  
Line 51: Line 71:
 |               |       |         |       |                 | |               |       |         |       |                 |
 ^ BREAK         |  F    |   ?     |  5    |  20             | ^ BREAK         |  F    |   ?     |  5    |  20             |
-|               |       |         |       |                 | 
-^ NOP           |  F    |   ?     |  5    |  25             | 
  
 FIXME probably other instructions (FRACTION, ...) fit in here FIXME probably other instructions (FRACTION, ...) fit in here
Line 60: Line 78:
 Jump instructions are identified by Operand A = 7 (makes sense, because they change the PC which is register 7) Jump instructions are identified by Operand A = 7 (makes sense, because they change the PC which is register 7)
  
-^Instruction    ^Opcode0^Operand A^Opcode1  ^6-bit Immediate  | +^Instruction    ^Opcode0^Operand A^Opcode1  ^6-bit Immediate  ^Condition   | 
-^ JCC, JB, JNAE |  0    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JB, JNAE, JCC |  0    |   7     |Direction| Jump offset     | C = 0      | 
-^ JCS, JNB, JAE |  1    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JAE, JNB, JCS |  1    |   7     |Direction| Jump offset     | C = 1      | 
-^ JSC, JGE, JNL |  2    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JGE, JNL, JSC |  2    |   7     |Direction| Jump offset     | S = 0      | 
-^ JSS, JNGE, JL |  3    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JL, JNGE, JSS |  3    |   7     |Direction| Jump offset     | S = 1      | 
-^ JNE, JNZ      |  4    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JNE, JNZ      |  4    |   7     |Direction| Jump offset     | Z = 0      | 
-^ JE, JZ        |  5    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JE, JZ        |  5    |   7     |Direction| Jump offset     | Z = 1      | 
-^ JPL           |  6    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JPL           |  6    |   7     |Direction| Jump offset     | N = 0      | 
-^ JMI           |  7    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JMI           |  7    |   7     |Direction| Jump offset     | N = 1      | 
-^ JBE, JNA      |  8    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JBE, JNA      |  8    |   7     |Direction| Jump offset     | !(Z=0&C=1) | 
-^ JNBE, JA      |  9    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JA, JNBE      |  9    |   7     |Direction| Jump offset     | Z=0 & C=1  | 
-^ JLE, JNG      |  A    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JLE, JNG      |  A    |   7     |Direction| Jump offset     | !(Z=0&S=0) | 
-^ JNLE, JG      |  B    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JG, JNLE      |  B    |   7     |Direction| Jump offset     | Z=0 & S=0  | 
-^ JVC           |  C    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JVC           |  C    |   7     |Direction| Jump offset     | N = S      | 
-^ JVS           |  D    |   7     |Direction| Jump offset     | +^ JVS           |  D    |   7     |Direction| Jump offset     | N != S     | 
-^ JMP           |  E    |   7     |Direction| Jump offset     |+^ JMP           |  E    |   7     |Direction| Jump offset     | Always     |
 |               |  F    |   7     | Reserved for special instructions || |               |  F    |   7     | Reserved for special instructions ||
  
-Opcode1 indicates the jump direction, and can be 0 (jump back) or 1 (jump forward)+Opcode1 indicates the jump direction, and can be 0 (jump forward) or 1 (jump backward). The offset is counted from the opcode //following// the jump instruction, so an offset of 0 would jump to the next instruction (basically a NOP) while a offset of -1 (1 backwards) would be an infinite loop and a offset of (+1) would skip a single instruction.
  
 ===== ALU instructions ===== ===== ALU instructions =====
  
-^Instruction    ^Opcode0^Operand A^Opcode1  ^OPN         ^Operand B^ +^Instruction    ^Opcode0^Operand A    ^Opcode1  ^OPN           ^Operand B^ 
-^ ADD           |  0    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ ADD           |  0    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ ADC           |  1    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ ADC           |  1    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ SUB           |  2    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ SUB           |  2    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ SBC           |  3    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ SBC           |  3    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ CMP           |  4    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ CMP           |  4    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-|               |       |         |         |            |         | +|               |       |             |         |              |         | 
-^ NEG           |  6    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ NEG           |  6    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-|               |       |         |         |            |         | +|               |       |             |         |              |         | 
-^ XOR           |  8    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ XOR           |  8    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ LD            |  9    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ LD            |  9    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ POP           |  9    |First reg - 1|  2     |Register count| Stack pointer reg | +^ POP           |  9    |First reg - 1|2        |Register count| Stack pointer reg | 
-^ RETF          |  9    |  5 (SR) |  2      | 2 (SR, PC) | 0 (SP)  | +^ RETF          |  9    |5 (SR)       |2        |2 (SR, PC)    | 0 (SP)  | 
-^ RETI          |  9    |  5 (SR) |  2      | 3 (SR, PC, FR) | 0 (SP)  | +^ RETI          |  9    |5 (SR)       |2        |3 (SR, PC, FR)| 0 (SP)  | 
-^ OR            |  A    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ OR            |  A    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ AND           |  B    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ AND           |  B    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ TEST          |  C    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ TEST          |  C    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ ST            |  D    |  Op. A  |Addr Mode|Param       | Op. B   | +^ ST            |  D    |Op. A        |Addr Mode|Param         | Op. B   | 
-^ PUSH          |  D    |Last reg -1|  2    |Register count| Stack pointer reg  | +^ PUSH          |  D    |Last reg -1  |  2      |Register count| Stack pointer reg  | 
-|               |       |         |         |            |         | +|               |       |             |         |              |         | 
-|               |  F    |  Reserved for special instructions  ||||+|               |  F    |  Reserved for special instructions   ||||
  
 Depending on opcode1, various addressing modes can be used: Depending on opcode1, various addressing modes can be used:
  
-^Addressing mode^Opcode0^Operand A^Opcode1  ^OPN         ^Operand B^+^Addressing mode    ^Opcode0^Operand A^Opcode1  ^OPN               ^Operand B^ ^Notes       ^
 ^%% [BP+Imm6]     %%| ALU op|  Op. A  | 0       |  6-bit immediate          || | Op. A ≠ PC | ^%% [BP+Imm6]     %%| ALU op|  Op. A  | 0       |  6-bit immediate          || | Op. A ≠ PC |
 ^%% #Imm6         %%| ALU op|  Op. A  | 1       |  6-bit immediate          || | Op. A ≠ PC | ^%% #Imm6         %%| ALU op|  Op. A  | 1       |  6-bit immediate          || | Op. A ≠ PC |
Line 119: Line 137:
 ^%% D:[++Rs]      %%| ALU op|  Op. A  | 3       | 7                | Rs      | ^%% D:[++Rs]      %%| ALU op|  Op. A  | 3       | 7                | Rs      |
 ^%% Rs            %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 0                | Rs      | ^%% Rs            %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 0                | Rs      |
-^%% #Imm16        %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 1                | Rs      | |16-bit immediate in next word| +^%% #Imm16        %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 1                | Rs*     | |16-bit immediate in next word, Rs is first operand| 
-^%% From [Addr16] %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 2                | Rs      | |16-bit address in next word| +^%% From [Addr16] %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 2                | Rs*     | |16-bit address in next word, Rs is first operand| 
-^%% To [Addr16]   %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 3                | Rs      | |16-bit address in next word|+^%% To [Addr16]   %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 3                | Rs*     | |16-bit address in next word, Rs is first operand|
 ^%% Rs ASR shift  %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 4 + (shift - 1)  | Rs      | ^%% Rs ASR shift  %%| ALU op|  Op. A  | 4       | 4 + (shift - 1)  | Rs      |
 ^%% Rs LSL shift  %%| ALU op|  Op. A  | 5       | shift - 1        | Rs      | ^%% Rs LSL shift  %%| ALU op|  Op. A  | 5       | shift - 1        | Rs      |
Line 133: Line 151:
 ''R3 = R2 + Imm16'' ''R3 = R2 + Imm16''
  
-smasm syntax:+naken_asm syntax:
  
 ''ADD R3, R2, #Imm16'' ''ADD R3, R2, #Imm16''
Line 142: Line 160:
  
 The ST operation uses the second source operand (Rs, address, ...) as the target, and operand A (always a register) as the source. The ST operation uses the second source operand (Rs, address, ...) as the target, and operand A (always a register) as the source.
 +
 +Other operations can use both forms, so the "From [Addr16]" would be something like this:
 +
 +''R3 = R2 + [Addr16]''
 +
 +and the "To [Addr16]" corresponds to:
 +
 +''[Addr16] = R2 + R3''
 +
 +(so in this case the register encoded in OPA is used as a source, not a destination).
 +
 +The LD and ST operations with the 16-bit addressing mode ignore the value of Rs, they use only Ra and the 16-bit value.
instruction_encoding.1618215378.txt.gz · Last modified: by simer
Show pageOld revisions
Media ManagerBack to top
CC Attribution 4.0 International
Driven by DokuWiki Recent changes RSS feed Valid CSS Valid XHTML 1.0