CPU4917

User avatar
Dahl
Posts: 53
Joined: Thu Jan 01, 2015 10:42 am

CPU4917

Post by Dahl » Thu Jan 08, 2015 4:39 pm

Некоторое время тому назад один австралийский профессор придумал для обучения студентов основам информатики учебный микропроцессор, которому дал наименование 4917. Задумка оказалась достаточно полезной, кое-где используется и сейчас. Я ей тоже иногда пользуюсь, занимаясь со школьниками. Для большей наглядности была написана программка на Smart Basic, которая и предлагается вниманию интересующихся.

Приложение ТОЛЬКО для iPad, проверено на iPad2 и iPad3. Работает в горизонтальном положении, для чего блокирует ориентацию экрана.

Ссылка на Dropbox: https://www.dropbox.com/s/0bd99csb02hax ... 7.cod?dl=0

Процессор очень простой, четырёхразрядный. То есть адреса полубайтовые, всё адресное пространство — 16 ячеек. Элемент данных тоже полбайта, одна шестнадцатиричная цифра. Команд тоже 16, естественно. Все они показаны в табличке, которая постоянно видна в левой части экрана.

Есть два регистра общего назначения, R0 и R1. Есть указатель команд IP — без него никак, но кто не знает, как работает любой процессор, может на него внимания не обращать.

Подробнее о системе команд. Команды с кодами 0-7 имеют одинарную длину. Каждая занимает одну ячейку памяти, дополнительных аргументов не требует. Команды с кодами 8-F имеют двойную длину, и в следующей ячейке для них должен содержаться аргумент.

Сами команды.

0 — немедленный останов процессора. Обязательно должна присутствовать в программе, иначе та никогда не завершится.

1 и 2 — сложение и вычитание. Заменяют содержимое регистра R0 суммой R0+R1 и разностью R0-R1 соответственно.

3 и 4 — увеличивают на единицу регистры R0 и R1 соответственно.

5 и 6 — уменьшают на единицу эти же регистры.

7 — выдаёт звуковой сигнал. (Самая бесполезная команда. Было сильное желание заменить её чем-нибудь полезным, но отказался ради совместимости.)

8х — выдаёт на печать число х, хранящееся в следующей ячейке памяти. То есть, если нужно печатать какую-то переменную, её придётся помещать непосредственно следом за командой печати и там с ней работать.

9х и Ах — помещают в регистры R0 и R1 соответственно содержимое ячейки памяти по адресу (х).

Вх и Сх — наоборот, помещают содержимое регистров R0 и R1 соответственно в ячейку памяти по адресу (х).

Dx — безусловный переход по адресу х.

Ex — условный переход по адресу х, если содержимое R0 равно нулю.

Fx — условный переход по адресу х, если содержимое R0 не равно нулю.

Как ввести программу?

На панели „Memory“ представлена вся память с адресами от 0 до F. Рядом с каждым адресом есть кнопка. Нажимая её, вы заносите этот адрес в указатель команд IP, делая соответствующую адресу ячейку памяти активной. Эта активизация отображается как в поле регистра, так и индикатором-квадратиком на кнопке. Теперь можно нажать на основной клавиатуре (панель „Keyboard“) кнопку с нужным значением, и это значение будет занесено в активную ячейку. Последовательно пробегаем по ячейкам, заполняем их нужными значениями, и программа в памяти. Разумеется, сначала её нужно ещё составить на бумажке и перевести в коды. (:

Можно вводить код в память и более традиционным способом — заносить содержимое в ячейки с экранной или физической клавиатуры. Если первый символ ввода является цифрой 0-9 или буквой a-f/A-F, то это в память и заносится. Иначе заносится ноль.

Как выполнить программу?

Занести её в память и нажать кнопку „RUN program“. Кнопка на время выполнения превратится в „STOP program“ — на тот случай, если программу захочется остановить принудительно или она у вас зациклится. При выполнении все остальные управляющие элементы скрываются с экрана; содержимое памяти, регистров и „бумаги“ в принтере оперативно меняется. Внимание: перед началом выполнения все регистры обнуляются!

Как отладить программу?

На панели „Debug“ предусмотрены два переключателя. Первый, „Trace“, устанавливает режим трассировки. При выполнении на печать дополнительно выдаётся информация вида x:y; или x:yz; Каждый такой фрагмент печати означает, что в данный момент выполняется команда с кодом «y» или «yz», находящаяся по адресу «х». По завершении вся печать копируется в буфер обмена, откуда её можно „вставить“ в любом текстовом редакторе и там проанализировать. Второй переключатель, „Slow+Show“, устанавливает медленный режим выполнения, при котором на каждую команду делается примерно секундная задержка, а сами исполняемые команды в мнемонике показываются тут же на отладочной панели.

Как сохранить программу?

Нажмите кнопку „Clipboard“, и содержимое памяти скопируется в буфер обмена строкой из шестнадцати цифр, разделённых для наглядности на четыре группы по четыре цифры. (См. ниже, как это выглядит)

Кроме того, предусмотрена „внешняя память“, в которую можно сбросить копию основной памяти кнопкой „Save“. (Рекомендуется делать это перед первым запуском программы, так как память в ходе исполнения может модифицироваться.) Обратная загрузка в основную память — кнопкой „Load“, при этом всё что было там ранее, пропадает. Загружается и выгружается всегда ВСЯ память.

Перезапуск эмулятора стирает внешнюю память. После запуска там всегда содержится демонстрационная программка (см. ниже)

Сброс и выключение.

Последняя панель, подписанная „Attention!“ позволяет делать полный сброс эмулируемого компьютера (все регистры и вся память в ноль) и выключать его (то есть, просто завершать выполнение эмулятора). Кнопки „RESET device“ и „Power OFF“ соответственно. На пультах управления компьютерами первых поколений такие кнопки обычно закрывались защитными колпачками — а здесь они не будут срабатывать до тех пор, пока вы не переведёте „предохранитель“ в зелёное положение. Внешняя память при сбросе сохраняется.

Вообще, интерфейс намеренно сделан архаичным, с ностальгическими воспоминаниями о панели управления незабвенной IBM 360/370. (: Я всегда рассказываю школьникам, как работали программисты полвека назад, показываю перфокарты и перфоленты… Нынешних подростков впечатляет.

В общем, такая вот учебная программка, которую я надеюсь довести до самостоятельного приложения в AppStore. Примитивность эмулируемого процессора позволяет делать только самые простые вещи, но и на этих простых вещах можно кое-чему научиться.

Примеры программ

803B 1F00 0000 0000
Последовательно выдаёт на печать все цифры шестнадцатиричной системы от 0 до F. Это самая известная программа для 4917, и она включена в эмулятор как демо-пример. После запуска эмулятора она находится во „внешней памяти“ и может быть загружена в основную память кнопкой „Load“.

Code: Select all

0: 80   PRINT 0
2: 3    INC R0
3: B1   MOV (1),R0
5: F0   JMPNZ 0
7: 0    HALT
9FEC 54EC 65D2 CF09
Для числа, хранящегося по адресу (F) — в примере это девятка, — находит остаток от его деления на два, и заносит этот остаток на место самого числа. Иными словами, определяет, является ли число нечётным. Результат „1“ означает „да“, результат „0“ — „нет“. Точно как в Smart Basic. :)

Code: Select all

0: 9F  MOV R0,(F)
2: EC  JMPZ C
4: 5   DEC R0
5: 4   INC R1
6: EC  JMPZ C
8: 6   DEC R1
9: 5   DEC R0
A: D2  JMP 2
C: CF  MOV (F),R1
E: 0   HALT
F: 9 ; variable
3481 B31A 3F20 0000
Выводит на печать десять первых чисел Фибоначчи (1,1,2,3,5,8 и т.д., каждое следующее равно сумме двух предыдущих). По модулю 16, естественно. Одиннадцатое число Фибоначчи кратно 16, и этот факт используется для останова программы.

Code: Select all

0: 3   INC R0
1: 4   INC R1
2: 81  PRINT 1
4: B3  MOV (3),R0
6: 1   ADD
7: A3  MOV R1,(3)
9: F2  JMPNZ 2
B: 0   HALT

User avatar
Mr. Kibernetik
Site Admin
Posts: 4514
Joined: Mon Nov 19, 2012 10:16 pm
My devices: iPad, iPhone, MacBook Pro
Location: Russia
Flag: Russia

Re: CPU4917

Post by Mr. Kibernetik » Thu Jan 08, 2015 5:31 pm

Интересная программа!
С оформительской точки зрения, если ее оформить - стильные фон, кнопки, тумблеры, то будет полностью завершенный продукт.

User avatar
Mr. Kibernetik
Site Admin
Posts: 4514
Joined: Mon Nov 19, 2012 10:16 pm
My devices: iPad, iPhone, MacBook Pro
Location: Russia
Flag: Russia

Re: CPU4917

Post by Mr. Kibernetik » Thu Jan 08, 2015 6:21 pm

Я попробовал поискать какие-нибудь фактуры, которые могли бы подойти для оформления...

http://www.stevenjohnson.com/supreme/tubetesters.htm

http://www.shutterstock.com/pic-1243401 ... evice.html

User avatar
Mr. Kibernetik
Site Admin
Posts: 4514
Joined: Mon Nov 19, 2012 10:16 pm
My devices: iPad, iPhone, MacBook Pro
Location: Russia
Flag: Russia

Re: CPU4917

Post by Mr. Kibernetik » Thu Jan 08, 2015 8:19 pm

Попробовал что-нибудь покреативить на эту тему:

Image

User avatar
Фант
Posts: 1358
Joined: Sat Nov 30, 2013 10:01 am
My devices: iPad 4 (iOS 9.3), iMac (MAC OS 11.03)
Location: Россия,Санкт-Петербург
Flag: Russia
Contact:

Re: CPU4917

Post by Фант » Thu Jan 08, 2015 8:26 pm

Если это первая Ваша программа в сБ-искрене поздравляю!
Ни черта я не понял для чего она нужна, но чувствуется что выполнена очень качественно. Должна быть востребована в определенном кругу.
Оформить можно очень красиво и вперед в App Store!

User avatar
Mr. Kibernetik
Site Admin
Posts: 4514
Joined: Mon Nov 19, 2012 10:16 pm
My devices: iPad, iPhone, MacBook Pro
Location: Russia
Flag: Russia

Re: CPU4917

Post by Mr. Kibernetik » Fri Jan 09, 2015 8:13 am

В качестве звука предлагаю такой:

Code: Select all

notes set ,,,,,,,,,"a5"

User avatar
Dahl
Posts: 53
Joined: Thu Jan 01, 2015 10:42 am

Re: CPU4917

Post by Dahl » Fri Jan 09, 2015 4:22 pm

Владимир, спасибо за комплименты, но моя первая бэйсик-программа была написана около тридцати лет назад. (: Это был, конечно, совершенно другой диалект, и сколько их я успел за эти годы сменить, даже не упомню.

Mr.K, картинки по тем двум ссылкам — это явный перебор. (: Мне доводилось видеть компьютеры шестидесятых и даже чуток на них попрограммировать (две лабораторные работы, как посвящение в профессию и приобщение к её истории), но ТАКОГО стимпанка я не припоминаю. (:

Рисунок клавиатуры гораздо ближе к тому, что мне мыслится. Я попробую нарисовать панели с кнопками и тумблерами. Переделать интерфейс со стандартных элементов на спрайты не должно быть большой проблемой… в отличие от рисования. (: Вот за звук спасибо, это намного лучше. В нотах и музыке я полный ноль… может, тогда подскажете что-нибудь, что можно использовать в качестве щелчка тумблером или клавишей? Не хотелось бы на такую ерунду привлекать внешний звуковой файл.

User avatar
Mr. Kibernetik
Site Admin
Posts: 4514
Joined: Mon Nov 19, 2012 10:16 pm
My devices: iPad, iPhone, MacBook Pro
Location: Russia
Flag: Russia

Re: CPU4917

Post by Mr. Kibernetik » Fri Jan 09, 2015 5:17 pm

Dahl wrote:В нотах и музыке я полный ноль… может, тогда подскажете что-нибудь, что можно использовать в качестве щелчка тумблером или клавишей?
Для этого я сделал маленькую программку - в ней можно прослушать и выбрать что-нибудь из встроенных ударных: viewtopic.php?f=20&t=819

Кстати, правильно задавать ударные будет такая команда (указанная нота на 10-м треке):

Code: Select all

notes set ,,,,,,,,,"a5"

User avatar
Фант
Posts: 1358
Joined: Sat Nov 30, 2013 10:01 am
My devices: iPad 4 (iOS 9.3), iMac (MAC OS 11.03)
Location: Россия,Санкт-Петербург
Flag: Russia
Contact:

Re: CPU4917

Post by Фант » Fri Jan 09, 2015 5:25 pm

Не хотелось бы на такую ерунду привлекать внешний звуковой файл.
Как показала практика работы с App store-без этого не получится опубликоваться в магазине. Мне пришлось менять миди звуки на файлы...для "внутреннего потребления" звук миди пойдет а для App Store я весь звук переписывал в файлы.

User avatar
Mr. Kibernetik
Site Admin
Posts: 4514
Joined: Mon Nov 19, 2012 10:16 pm
My devices: iPad, iPhone, MacBook Pro
Location: Russia
Flag: Russia

Re: CPU4917

Post by Mr. Kibernetik » Fri Jan 09, 2015 5:27 pm

Фант wrote:Как показала практика работы с App store-без этого не получится опубликоваться в магазине. Мне пришлось менять миди звуки на файлы...для "внутреннего потребления" звук миди пойдет.
Для простых звучков потом можно будет NOTES SET заменить на NOTES MIDI - и обойтись без всех MIDI заморочек с Эпплом.

Post Reply