СМЕСЬ - MIX

MIX - это гипотетический компьютер, использованный в монографии Дональда Кнута « Искусство компьютерного программирования» ( TAOCP ). Номер модели MIX - 1009, который был получен путем объединения номеров моделей и названий нескольких современных коммерческих машин, которые автор считает важными. Кроме того, «MIX» читается как римская цифра 1009.

На смену MIX 1960-х годов пришла новая (тоже гипотетическая) компьютерная архитектура MMIX , которая будет включена в следующие выпуски TAOCP .

Программные реализации как для архитектур MIX, так и для MMIX были разработаны Knuth и сделаны в свободном доступе (названные «MIXware» и «MMIXware» соответственно). Также существует несколько производных эмуляторов MIX / MMIX Кнута. GNU MDK - один из таких программных пакетов; он бесплатный и работает на самых разных платформах.

Их цель образования очень похожа на Джон Л. Хеннесси «s и David A. Patterson » s DLX архитектуру, от компьютера Организации и дизайна - Аппаратный интерфейс программного обеспечения .

Архитектура

MIX представляет собой гибрид бинарного - десятичное компьютер. При программировании в двоичном формате каждый байт имеет 6 бит (значения от 0 до 63). В десятичном формате каждый байт состоит из 2 десятичных цифр (значения от 0 до 99). Байты сгруппированы в слова по пять байтов плюс знак. Большинство программ, написанных для MIX, будут работать как в двоичном, так и в десятичном формате, если они не пытаются сохранить значение больше 63 в одном байте.

Слово имеет диапазон от -1 073 741 823 до 1 073 741 823 (включительно) в двоичном режиме и от -9 999 999 999 до 9 999 999 999 (включительно) в десятичном режиме. Вход и магнитуды представление целых чисел в MIX архитектуре различает между «-0» и «+0» . Это контрастирует с современными компьютерами, чье представление целых величин с дополнением до двух включает единственное представление для нуля, но чей диапазон для данного количества битов включает на одно отрицательное целое число больше, чем количество представимых положительных целых чисел.

Регистры

В MIX 9 регистров :

• rA : Аккумулятор (полное слово, пять байтов и знак).
• rX : расширение (полное слово, пять байтов и знак).
• rI1 , rI2 , rI3 , rI4 , rI5 , rI6 : индексные регистры (два байта и знак).
• rJ : адрес перехода (два байта, всегда положительный).

Предполагается, что байт должен быть не менее 6 бит. В большинстве инструкций можно указать, какое из «полей» (байтов) регистра должно быть изменено, используя суффикс формы (первое: последнее) . Нулевое поле - это однобитовый знак.

MIX также записывает ли переполнение предыдущей операции, и имеет одно- Trit индикатора сравнения (меньше, равно или больше , чем).

Память и ввод / вывод

Машина MIX имеет 4000 слов памяти (каждое с 5 байтами и знаком) с адресами от 0 до 3999. Также включены различные устройства ввода и вывода:

• Ленточные блоки (устройства 0… 7).
• Дисковые или барабанные агрегаты (аппараты 8… 15).
• Картридер (устройство 16).
• Карточный перфоратор (устройство 17).
• Линейный принтер (устройство 18).
• Терминал для пишущей машинки (прибор 19).
• Бумажная лента (прибор 20).

инструкции

Каждая машинная инструкция в памяти занимает одно слово и состоит из 4 частей: адреса (2 байта и знак слова) в памяти для чтения или записи; спецификацию индекса (1 байт, описывающий, какой регистр индекса rI использовать) для добавления к адресу; модификация (1 байт), которая указывает, какие части регистра или ячейки памяти будут прочитаны или изменены; и код операции (1 байт). Все коды операций имеют связанную мнемонику.

Программы MIX часто используют самомодифицирующийся код, в частности, для возврата из подпрограммы, поскольку в MIX отсутствует стек автоматического возврата подпрограммы. Самомодифицирующемуся коду способствует байт модификации, позволяющий программе сохранять данные, например, в адресной части целевой инструкции, оставляя остальную часть инструкции неизменной.

Программы MIX обычно создаются с использованием языка ассемблера MIXAL; например, см. страницу со списком программ hello world .

rA := int( (rA,rX) / memory[ADDR + rIi] );
rX := (rA,rX) % memory[ADDR + rIi];

rJ := address of next instruction;
goto ADDR + rIi;

if (overflow) then
   overflow := false; 
   goto ADDR + rIi;

if (no overflow) then
    goto ADDR + rIi;
else 
    overflow := false;

if (less, equal, greater) then goto ADDR + rIi;
if (no less, unequal, no greater) then goto ADDR + rIi;

if (rA<0 or rA==0 or rA>0) then goto ADDR + rIi;
if (rA>=0 or rA!=0 or rA<=0) then goto ADDR + rIi;

if (rX<0 or rX==0 or rX>0) then goto ADDR + rIi;
if (rX>=0 or rX!=0 or rX<=0) then goto ADDR + rIi;

если (rI? <0 или rI? == 0 или rI?> 0), то перейти к ADDR + rIi;
если (rI?> = 0 или rI?! = 0 или rI? <= 0), то перейти к ADDR + rIi;

for (n = 0; n < F; n++, rI1++)
    memory[rI1] := memory[ADDR+rIi+n];

Реализации

Программное обеспечение MIX реализовано:

• MIXWare Кнута и производный GNU MDK ;
• Микс 9front (1); а также
• Оборудование :: Симулятор :: MIX на CPAN .

Реализация MIX на ПЛИС была создана для платы iCE40HX8K-EVB в 2021 году.

Смотрите также

• Образовательный язык программирования
• DLX
• LC-3
• Маленький компьютер человека
• MMIX
• MikroSim

использованная литература

внешние ссылки

• MMIX 2009: RISC-компьютер для официальной страницы MIX Кнута в третьем тысячелетии
• Новости MMIX Официальные новости MIX Кнута
• MIX: дизайн типичного компьютера и его язык ассемблера в Open Library в Internet Archive , оригинальной официальной книге Кнута 1970 года MIX, с Томом Миксом на обложке.
• MMIXware: RISC-компьютер для официальной книги MIX Кнута в третьем тысячелетии
• MIX-MMIX / MIXAL-MMIXAL в Curlie