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Le istruzioni nella memoria programma

Può essere di una certa importanza anche il conoscere come i codici binari delle istruzioni siano conservati nella memoria programma.

Come abbiamo accennato, la lunghezza delle istruzioni del set enhanced è pari, cioè due o 4 bytes. Non esistono istruzioni che occupano un numero dispari di bytes. Per questa ragione il program counter avanza a passi di due bytes, muovendosi solo tra gli indirizzi pari.

Questo indica che, nel caso si forzi il contenuto del PC, sarà necessario curare che sia evitato l' indirizzamento di registri che contengono la seconda parte di una istruzione.

Le istruzioni sono immagazzinate in memoria in modo che il byte basso sia ad un indirizzo pari, mentre il byte alto ad un indirizzo dispari.
Ad esempio, la sequenza:

        movlw  55h
        goto   0006h
        movff  123h, 456h

sarà in memoria in questo modo:

 

 

Da notare che sia il GOTO che la MOVFF sono istruzioni a 4 bytes. 

Il set enhanced ha 4 istruzioni a 4 bytes:

• CALL

• MOVFF

• GOTO

• LSFR

In tutti i casi, la seconda word dell' istruzione ha sempre la sequenza 1111 nei primi bit più significativi, mentre gli altri 12 bit sono occupati da dati literal, usualmente un indirizzo di memoria.

Questa scelta non è arbitraria, ma deriva dal fatto che una istruzione che inizi con questa configurazione di bit viene interpretata come un NOP.
La conseguenza immediata è che se l' istruzione a 4 bytes viene eseguita correttamente, ovvero con la sequenza del PC che punta prima alla codifica, i bytes successivi saranno interpretati come dati relativi a quella ccodifica.
Se viene indirizzato il PC sulla seconda word dell' istruzione, essa viene interpretata ed eseguita come un NOP, senza creare gravi problemi al meccanismo di decodifica. Questo capita sia per i test-and-branch, in cui il test, se positivo, porta al salto dell' istruzione seguente, considerata però solo a due bytes.

Il foglio dati propone un esempio pratico di questa situazione:

Vediamo che nel CASE 1 la prima riga TSFSZ salta, se eseguita, la prima istruazione successiva a 2 bytes.
Ma in questo caso la prima istruzione successiva è a 4 bytes e lo skip cade sulle seconde words dell' istruzione, che, considerate come un NOP, producono solamente l' impegno di 2 cicli del test eseguito.

Nel CASE 2, se il test non produce il salto, la MOVFF viene eseguita come tale.

Proviamo a chiarire ulteriormente questo punto.

Immaginiamo di avere la sequenza:

        btfsc  STATUS, C    ; test per Carry clear
         bra   correct      ; no - vai alla correzione
        movf   nocorrect    ; si - non serve correzione

Se C = 0 la prima linea fa si che PC = PC + 2 + 2, ovvero a puntare 2 locazioni più avanti, dove si trova la movf.
Se C = 1 il test non viene superato e e il PC punta sull' istruzione successiva, ovvero il bra, che sarà eseguito.

Immaginiamo ora che correct sia a distanza superiore alle possibilità di salto del bra e sia richiesto un goto.

        btfsc  STATUS, C    ; test per Carry clear
         goto  correct      ; no - vai alla correzione
        movf   nocorrect    ; si - non serve correzione

Se C = 1 il test non viene superato e il PC punta sull' istruzione successiva, ovvero al goto, che sarà eseguito correttamente. 
Infatti la situazione dell' istruzione goto a 4 bytes è la seguente.

      2 bytes  istruzione btfsc
      2 bytes  prima metà dell' istruzione goto
      2 bytes  seconda metà dell' istruzione goto
      2 bytes  istruzione movf 

e il PC, avanzando di due bytes, si porta alla prima metà dell' istruzione goto e poi alla seconda metà.

Se C = 0 la prima linea fa si che PC = PC + 2 + 2, ovvero a puntare 2 locazioni più avanti, cioè a metà dell' istruzione goto.

      2 bytes  istruzione btfsc
      2 bytes  prima metà dell' istruzione goto
      2 bytes  seconda metà dell' istruzione goto
      2 bytes  istruzione movf 

Siccome la seconda metà dell' istruzione goto, se presa separatamente dalla prima metà, appare alla decodifica delle istruzioni come un NOP:

      2 bytes  istruzione btfsc
      2 bytes  prima metà dell' istruzione goto
      2 bytes  NOP
      2 bytes  istruzione movf 

sarà questo NOP ad essere eseguito, per poi passare alla riga successiva del movf.

Il risultato è che il meccanismo del PC è unico qualsiasi sia la lunghezza delle istruzioni. Unica conseguenza è che la btfsc impiega 1 ciclo se non eseguita, due cicli se eseguita su una istruzione successiva a due bytes e tre cicli se l' istruzione successiva è a 4 bytes.

Questo va considerato nelle routine in cui è necessario calcolare i tempi di esecuzione.

 

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