MEZCLA - MIX

MIX es una computadora hipotética utilizada en la monografía de Donald Knuth , The Art of Computer Programming ( TAOCP ). El número de modelo de MIX es 1009, que se derivó de la combinación de los números de modelo y los nombres de varias máquinas comerciales contemporáneas consideradas significativas por el autor. Además, "MIX" leído como un número romano es 1009.

Desde entonces, el MIX de la década de 1960 ha sido reemplazado por una nueva arquitectura de computadora (también hipotética), MMIX , que se incorporará en las próximas ediciones de TAOCP .

Las implementaciones de software para las arquitecturas MIX y MMIX han sido desarrolladas por Knuth y están disponibles gratuitamente (denominadas "MIXware" y "MMIXware", respectivamente). También existen varios derivados de los emuladores MIX / MMIX de Knuth. GNU MDK es uno de esos paquetes de software; es gratuito y se ejecuta en una amplia variedad de plataformas.

Su propósito de la educación es bastante similar a John L. Hennessy 's y David A. Patterson ' s DLX arquitectura, de Organización Informática y Diseño - El hardware de interfaz de software .

Arquitectura

MIX es una computadora híbrida binaria - decimal . Cuando se programa en binario, cada byte tiene 6 bits (los valores van de 0 a 63). En decimal, cada byte tiene 2 dígitos decimales (los valores van de 0 a 99). Los bytes se agrupan en palabras de cinco bytes más un signo. La mayoría de los programas escritos para MIX funcionarán en binario o decimal, siempre que no intenten almacenar un valor mayor que 63 en un solo byte.

Una palabra tiene el rango de −1,073,741,823 a 1,073,741,823 (inclusive) en modo binario, y de −9,999,999,999 a 9,999,999,999 (inclusive) en modo decimal. La representación de signo y magnitud de números enteros en la arquitectura MIX distingue entre "−0" y "+0". Esto contrasta con las computadoras modernas, cuya representación en complemento a dos de cantidades enteras incluye una única representación de cero, pero cuyo rango para un número dado de bits incluye un entero negativo más que el número de enteros positivos representables.

Registros

Hay 9 registros en MIX:

• rA : Acumulador (palabra completa, cinco bytes y un signo).
• rX : Extensión (palabra completa, cinco bytes y un signo).
• rI1 , rI2 , rI3 , rI4 , rI5 , rI6 : registros de índice (dos bytes y un signo).
• rJ : Dirección de salto (dos bytes, siempre positiva).

Se supone que un byte tiene al menos 6 bits. La mayoría de las instrucciones pueden especificar cuál de los "campos" (bytes) de un registro se van a modificar, utilizando un sufijo del formulario (primero: último) . El campo cero es el signo de un bit.

MIX también registra si la operación anterior se desbordó y tiene un indicador de comparación de un trit (menor que, igual o mayor que).

Memoria y entrada / salida

La máquina MIX tiene 4000 palabras de almacenamiento (cada una con 5 bytes y un signo), direccionadas de 0 a 3999. También se incluyen una variedad de dispositivos de entrada y salida:

• Unidades de cinta (dispositivos 0… 7).
• Unidades de disco o tambor (dispositivos 8… 15).
• Lector de tarjetas (dispositivo 16).
• Perforadora de tarjetas (dispositivo 17).
• Impresora de línea (dispositivo 18).
• Terminal de máquina de escribir (dispositivo 19).
• Cinta de papel (dispositivo 20).

Instrucciones

Cada instrucción de máquina en memoria ocupa una palabra y consta de 4 partes: la dirección (2 bytes y el signo de la palabra) en memoria para leer o escribir; una especificación de índice (1 byte, que describe qué registro de índice rI usar) para agregar a la dirección; una modificación (1 byte) que especifica qué partes del registro o la ubicación de la memoria se leerán o alterarán; y el código de operación (1 byte). Todos los códigos de operación tienen un mnemónico asociado.

Los programas MIX frecuentemente usan código auto-modificable, en particular para regresar de una subrutina, ya que MIX carece de una pila de retorno automática de subrutinas. El byte de modificación facilita el código de modificación automática , lo que permite que el programa almacene datos en, por ejemplo, la parte de la dirección de la instrucción de destino, dejando el resto de la instrucción sin modificar.

Los programas MIX se construyen típicamente usando el lenguaje ensamblador MIXAL; para ver un ejemplo, consulte la página de la lista de programas de hola mundo .

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;

si (rI? <0 o rI? == 0 o rI?> 0) entonces vaya a ADDR + rIi;
si (rI?> = 0 o rI?! = 0 o rI? <= 0) entonces vaya a ADDR + rIi;

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

Implementaciones

MIX ha sido implementado en software por:

• MIXWare de Knuth y el GNU MDK derivado ;
• Mezcla de 9front (1); y
• Hardware :: Simulador :: MIX en CPAN .

Se creó una implementación FPGA de MIX para la placa iCE40HX8K-EVB en 2021.

Ver también

• Lenguaje de programación educativo
• DLX
• LC-3
• Computadora hombrecito
• MMIX
• MikroSim

Referencias

enlaces externos

• MMIX 2009: Una computadora RISC para la página oficial MIX de Knuth del tercer milenio
• Noticias de MMIX Noticias oficiales de MIX de Knuth
• MIX: el diseño de una computadora típica y su lenguaje ensamblador en Open Library en Internet Archive , el libro MIX oficial original de Knuth de 1970, con Tom Mix en la portada.
• MMIXware: una computadora RISC para el libro oficial MIX de Knuth del tercer milenio
• MIX-MMIX / MIXAL-MMIXAL en Curlie