Обзор работы с индексными регистрами¶

Индексные регистры используются для косвенной адресации. Логическая структура индексного регистра:

Номера битов	63..48	47..32	31..0
Обозначение	Индекс(Index)	Маска(Mask)	База(Base)

Для обращения к какому-либо регистру данного типа используются номера от 32 до 39.
Имен у данного типа регистров нет. В общем случае (см. исключения в описании конкретной
команды в разделе «Система команд ассемблера») при использовании регистра данного типа в
качестве аргумента операции значение этого аргумента формируется согласно следующему
алгоритму:

1. вычисление исполнительного адреса, согласно следующей формуле:
Address = Index + Base

2. обращение к памяти данных по исполнительному адресу для чтения/записи
значения аргумента согласно типу используемой команды.

Модификация значения индексного регистра осуществляется аппаратно по завершению
параграфа в том случае, если установлен соответствующий бит регистра MODR маски
изменения индексных регистров (см. раздел «Регистры управления»), согласно следующей
формуле:
Index = ((Index | ∼ Mask ) + 1) & Mask,
где | — операция побитового «ИЛИ», & — операция побитового «И», ∼ — операция
побитового инвертирования.
В двух выше приведённых формулах используется целочисленная 32-х разрядная
арифметика. Значения старших 16 разрядов (с 16 по 31) полей Индекс (Index) и Маска
(Mask)заполняются нулями.

Рассмотрим подробнее работу с индексными регистрами мультиклеточного процессора.

1) Отличие индексных регистров от РОНов¶

В командах ассемблера, при использовании РОНов(регистров общего назначения) в качестве аргумента,
происходит работа с текущим значением РОНа. Например:

pre:
    getl 5
    setl #1, @1
    jmp paragraph1
complete

paragraph1:
    addl #1, 5
    setl #1, @1
    jmp paragraph2
complete

В параграфе "pre" мы положили в первый РОН значение "5". В параграфе "paragraph1" командой "addl"
выполнится сложение, результат которого(5+5=10) запишется в первый РОН.

В командах ассемблера, при использовании индексных регистров качестве аргумента,
происходит работа со значением, размещённым в памяти по адресу который формирует индексный регистр.
Адрес, формируемый индексным регистром равен сумме Индекса и Базы регистра (Address = Index + Base).

Рассмотрим пример:

pre:
    getl 4
    setl #32, @1
    getl 6
    wrl @1, @3 
    jmp paragraph1
complete

paragraph1:
    addl #32, 5
    setl #32, @1
    jmp paragraph2
complete

В параграфе "pre" мы положили в 32-й индексный регистр значение "4". В этом же параграфе записывается
в память данных по адресу 4 значение равное 6. В параграфе "paragraph1" командой "addl"
выполнится сложение значения, размещённого в памяти данных по адресу, сформированному индексным регистром.
В нашем случае Index = 0, Base = 4, следовательно адрес в памяти данных будет равен 4.
По 4 адресу в памяти данных располагается значение 6, т.е. результатом операции "addl" будет число 11 (6+5).
Результат сложения мы поместим в индексный регистр номер 32.

Примечание: команды setl и getl оперируют с самим индексным регистром и не обращаются в память по значению,
формируемому индексным регистром.

2) Автоматический инкремент индексного регистра¶

Модификация значения индексного регистра осуществляется аппаратно по завершению
параграфа в том случае, если установлен соответствующий бит регистра MODR маски
изменения индексных регистров.

Рассмотрим заполнение индексного регистра для модификации:

I = (K - N + 1) * L
M = (K - 1) * L
B = 0

а) К - ближайшее к N число, кратное степени 2, K >= N
б) 0 <= I < 65536
в) 0 <= M < 65536

где I - Index, M - Mask, B - Base
N - число итераций
L - шаг итераций

Условия модификации:

1) значение индексного регистра только инкрементируется
(при достижении последней итерации цикл модификации начинается заново)
2) шаг может быть только равным числу кратному степени 2 и не равен нулю.
(1, 2, 4, 8, 16 ...)

База задаёт лишь смещение значений индексного регистра.

3) Рассмотрим модификацию индексного регистра на примерах¶

а) Пусть необходим счётчик на 10000 итераций с шагом 1.

N = 10000, L = 1;
Найдём значения I, M, B

1) I = (K-N+1)*L = (16384-10000+1)*1 = 6385
К выбиралось как ближайшее к N число кратное степени 2,
т.е. 2^14 - 16384

2) M = (K-1)*L = (16384-1)*1 = 16383

3) B = 0

Индексный регистр номер 32 будет изменяться от 6385 до 16383, после
16383 индексный регистр примет значение 0. В результате изменения регистра
от 6385 до 0 мы получим 10000 итераций с шагом изменения 1 по завершению параграфа.

Если задать значение базы, например B = 4, то индексный регистр 32 будет
изменяться от 6389 до 16387, причём следующее значение после 16387 будет 4.

Пример на ассемблере с модификацией индексного регистра будет выглядеть следующим
образом:

set_modr:
    getl (6385<<16)|16383 //заполняем индекс и маску
    patch @1, 0 //склеиваем маску индекс и базу в 64 разряда
    setq #32, @1 //записываем значение в регистр
    setl #MODR, 1 //разрешаем модификацию первого индексного регистра
    jmp paragraph64
complete

paragraph64:
    exa #32 //получаем значение индекс + база
    je @1, part2 //условный переход, проверка на ноль
    jne @2, paragraph64
complete

б) Пусть необходим счётчик на 5300 итераций с шагом 4.

N = 5300, L = 4;
Найдём значения I, M, B

1) I = (K-N+1)*L = (8192-5300+1)*4 = 11572
К выбиралось как ближайшее к N число кратное степени 2,
т.е. 2^13 - 8192

2) M = (K-1)*L = (8192-1)*4 = 32764

3) B = 0

Индексный регистр номер 32 будет изменяться от 11572 до 32764, после
32764 индексный регистр примет значение 0. В результате изменения регистра
от 11572 до 0 мы получим 5300 итераций с шагом изменения 4 по завершению параграфа.

Если задать значение базы, например B = 6, то индексный регистр 32 будет
изменяться от 11578 до 32780, причём следующее значение после 32780 будет 6.

Пример на ассемблере с модификацией индексного регистра будет выглядеть следующим
образом:

set_modr:
    getl (11572<<16)|32764 //заполняем индекс и маску
    patch @1, 0 //склеиваем маску индекс и базу в 64 разряда
    setq #32, @1 //записываем значение в регистр
    setl #MODR, 1 //разрешаем модификацию первого индексного регистра
    jmp paragraph64
complete

paragraph64:
    exa #32 //получаем значение индекс + база
    je @1, part2 //условный переход, проверка на ноль
    jne @2, paragraph64
complete