KUE-CHIP2全体のSFL記述が完成したら，SECONDSを用いてその動作を確かめて みます．ここでは，KUE-CHIP2のプログラムを実際に動かしてみて，結果が正 しいかどうかを見て判断します．そのためには，KUE-CHIP2本体とメモリなど が搭載されたボードのようなものを用意する必要がありますので，まずはこれ をSFLのモジュールboardとして記述します． リスト5.1 に一例を示します．
モジュールboardでは，モジュールkuechip2をサブモジュールとして使用し ますので，ここでkuechip2のサブモジュールタイプ宣言を行う必要があります． モジュールkuechip2は，制御入力端子startを持ちますが，仮引数はありませ んので，仮引数の定義に関しては何も書きません．従って，外部端子の定義の みを書きます．
次に，KUE-CHIP2が使用する512バイトのメモリを，機能回路r512_8として 設計します．メモリは，機能回路においてのみ構成要素として記述できるから です．
制御入力端子としては，読み出し，書き込みを行うためのread, writeを用 意します．データ入力端子としては，アドレスを示すadrs，書き込みデータを 入力するdinを用意します．データ出力端子としては，読み出しデータを出力 するdoutを用意します．
SFLではmemというキーワードでメモリを表します．ここでは，cellという 名前の512バイト(8ビットを1バイトとする)のメモリを宣言しています．
次に，制御入力端子の仮引数の定義を行います．制御入力端子の仮引数の 定義は，モジュールの場合，サブモジュールタイプの宣言部で行いましたが， 機能回路の場合は，内容の定義とインタフェースの宣言を同時に記述するので， ここで行います．readの仮引数はadrs，writeの仮引数はadrsとdinとします．
あとは，制御入力端子readとwriteの動作を記述します．cell[adrs]で， cellというメモリのadrs番地を示します．
以上で，kuechip2とメモリr512_8のSFL記述ができましたので，IBUF, IBUF_FLAG, OBUF, OBUF_FLAGと共に，これらに関係を持たせましょう．モジュー ルboardがその役目を果たします．
モジュールboardには外部端子を用意しません．SECONDSでは，メモリに直 接値を書き込んだり，kuechip2の端子に値を設定できるからです．
従って，構成要素の定義から始めます．モジュールboardは，モジュール kuechip2, 機能回路r512_8を，サブモジュール名cpu, memとして利用します． また，ibuf, ibuf_flag, obuf, obuf_flagは，reg_wrで実現することにします．
あとは，動作の記述です．初めのpar{ }で囲まれた部分には，常に行われ る動作が記述されています．つまり，ibuf_flag, obuf_flagの値は，常にcpu のibuf_flg_in, obuf_flg_inに供給されるということです．42行目から49行目 には，cpuの制御出力端子の動作の定義が行われています．以前にも申しまし たが，あるモジュールの制御出力端子の動作の定義は，このように，そのモジュー ルの外側で行われます．
以上で，リスト5.1の説明は終わりです．リスト5.1のSFL記述はboard.sfl というファイルに格納することにします．
[リスト 5.1] 動作確認のためのSFL記述(board.sfl) [TOP]
1: /** board : KUE-CHIP2 Educational Board **/
2: /** This description is just for simulation using SECONDS **/
3:
4: submod_type kuechip2 {
5: /** external pins **/
6: instrin start;
7: input dbi<8>;
8: input ibuf_flg_in, obuf_flg_in;
9: instrout mem_we, mem_re;
10: instrout ibuf_re, ibuf_flg_clr, obuf_we;
11: output dbo<8>, ab<9>;
12: }
13:
14: circuit_type r512_8 {
15: /** external pins **/
16: instrin read, write;
17: input adrs<9>, din<8>;
18: output dout<8>;
19: /** elements **/
20: mem cell[512]<8>;
21: /** arguments of instrin **/
22: instr_arg read(adrs);
23: instr_arg write(adrs, din);
24: /** operations of instrin **/
25: instruct read dout = cell[adrs];
26: instruct write cell[adrs] := din;
27: }
28:
29: module board {
30: /** elements **/
31: reg_wr ibuf<8>, ibuf_flg, obuf<8>, obuf_flg;
32: kuechip2 cpu;
33: r512_8 mem;
34:
35: /** operations in common **/
36: par {
37: cpu.ibuf_flg_in = ibuf_flg;
38: cpu.obuf_flg_in = obuf_flg;
39: }
40:
41: /** operations of instrout **/
42: instruct cpu.mem_we mem.write(cpu.ab, cpu.dbo);
43: instruct cpu.mem_re cpu.dbi = mem.read(cpu.ab).dout;
44: instruct cpu.ibuf_re cpu.dbi = ibuf;
45: instruct cpu.ibuf_flg_clr ibuf_flg := 0b0;
46: instruct cpu.obuf_we par {
47: obuf := cpu.dbo;
48: obuf_flg := 0b1;
49: }
50: }
これで，KUE-CHIP2のプログラムをSECONDSを用いて実行してみるためのSFL 記述が整いました．
まず最初は，1からNまでの和を計算するKUE-CHIP2のプログラムで動作を確 認してみます．リスト5.2にアセンブルリストを示します．このプログラムは， X080番地の値をNとして，1からNまでの和を計算して，結果をX081番地に格納 するというものです．
[リスト 5.2] 1からNまでの和を計算するKUE-CHIP2のプログラム*** KUE-CHIP2 Assembler ver.1.0 by H.Ochi *** * Sum from 1 to N * Programmed by Akira Uejima, May. 5, 1992 * e-mail: uejima@mics.cs.ritsumei.ac.jp * N 80 : N: EQU 80H * Sum(result) 81 : SUM: EQU 81H 00 : 6C 80 LD IX, [N] 02 : 62 00 LD ACC, 0 04 : B1 LOOP: ADD ACC, IX 05 : AA 01 SUB IX, 1 07 : 33 04 BP LOOP 09 : 74 81 ST ACC, [SUM] 0B : 0F HLT END
リスト5.3は，このプログラムをSECONDSで実行するためのコマンド列です． SECONDSにはmemsetというメモリに値を書き込む便利なコマンドがあります．1 つめのmemsetでは，1からNまでの和を計算するKUE-CHIP2のプログラムを， X000番地を始点としてメモリに書き込んでいます．2つめのmemsetでは，X080 番地にNの値を書き込んでいます．最後の行では，1からNまでの和が格納され ているX081番地の内容を表示しています．
[リスト 5.3] SECONDSへのコマンド列# sum of 1, 2, ..., n sflread kuechip2.sfl sflread board.sfl autoinstall board # program memset mem/cell X000 \ X6c X80 X62 X00 Xb1 Xaa X01 X33 X04 X74 \ X81 X0f # n memset mem/cell X080 \ X0a # report rpt_add mem \ "[%3T] (%B)%S re=%B we=%B ab=%X dbi=%X dbo=%X " \ cpu/all.t cpu/all cpu.mem_re cpu.mem_we cpu.ab cpu.dbi cpu.dbo rpt_add reg \ "pc=%X ir=%X acc=%X ix=%X flag=%B%B%B%B %B\n" \ cpu/pc cpu/ir cpu/acc cpu/ix cpu/cf cpu/vf cpu/nf cpu/zf # execution set cpu/start 1; forward +75; # show result print "%X\n" mem/cell@X081
リスト 5.3の内容を，sum_1n.secというファイルに保存して，コマンドプ
ロンプトで，
% seconds < sum_1n.sec
としてみてください．実行結果は，リスト5.4のようになるはずです．この場
合，NがX0a(10)なので，X81番地の内容はX37(55)となります．
[1 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=000 dbi=6c dbo=zz pc=00 ir=00 acc=00 ix=00 flag=0000 [2 ] (1)p2 re=1 we=0 ab=001 dbi=80 dbo=zz pc=01 ir=6c acc=00 ix=00 flag=0000 [3 ] (1)p3 re=1 we=0 ab=080 dbi=0a dbo=zz pc=02 ir=6c acc=00 ix=00 flag=0000 [4 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=002 dbi=62 dbo=zz pc=02 ir=6c acc=00 ix=0a flag=0000 [5 ] (1)p2 re=1 we=0 ab=003 dbi=00 dbo=zz pc=03 ir=62 acc=00 ix=0a flag=0000 [6 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=004 dbi=b1 dbo=zz pc=04 ir=62 acc=00 ix=0a flag=0000 [7 ] (1)p2 re=0 we=0 ab=zzz dbi=zz dbo=zz pc=05 ir=b1 acc=00 ix=0a flag=0000 [8 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=005 dbi=aa dbo=zz pc=05 ir=b1 acc=0a ix=0a flag=0000 [9 ] (1)p2 re=1 we=0 ab=006 dbi=01 dbo=zz pc=06 ir=aa acc=0a ix=0a flag=0000 [10 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=007 dbi=33 dbo=zz pc=07 ir=aa acc=0a ix=09 flag=0000 : : : [60 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=004 dbi=b1 dbo=zz pc=04 ir=33 acc=36 ix=01 flag=0000 [61 ] (1)p2 re=0 we=0 ab=zzz dbi=zz dbo=zz pc=05 ir=b1 acc=36 ix=01 flag=0000 [62 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=005 dbi=aa dbo=zz pc=05 ir=b1 acc=37 ix=01 flag=0000 [63 ] (1)p2 re=1 we=0 ab=006 dbi=01 dbo=zz pc=06 ir=aa acc=37 ix=01 flag=0000 [64 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=007 dbi=33 dbo=zz pc=07 ir=aa acc=37 ix=00 flag=0001 [65 ] (1)p2 re=1 we=0 ab=008 dbi=04 dbo=zz pc=08 ir=33 acc=37 ix=00 flag=0001 [66 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=009 dbi=74 dbo=zz pc=09 ir=33 acc=37 ix=00 flag=0001 [67 ] (1)p2 re=1 we=0 ab=00a dbi=81 dbo=zz pc=0a ir=74 acc=37 ix=00 flag=0001 [68 ] (1)p3 re=0 we=1 ab=081 dbi=zz dbo=37 pc=0b ir=74 acc=37 ix=00 flag=0001 [69 ] (1)p1 re=1 we=0 ab=00b dbi=0f dbo=zz pc=0b ir=74 acc=37 ix=00 flag=0001 [70 ] (1)p2 re=0 we=0 ab=zzz dbi=zz dbo=zz pc=0c ir=0f acc=37 ix=00 flag=0001 [71 ] (0)p1 re=0 we=0 ab=zzz dbi=zz dbo=zz pc=0c ir=0f acc=37 ix=00 flag=0001 [72 ] (0)p1 re=0 we=0 ab=zzz dbi=zz dbo=zz pc=0c ir=0f acc=37 ix=00 flag=0001 [73 ] (0)p1 re=0 we=0 ab=zzz dbi=zz dbo=zz pc=0c ir=0f acc=37 ix=00 flag=0001 [74 ] (0)p1 re=0 we=0 ab=zzz dbi=zz dbo=zz pc=0c ir=0f acc=37 ix=00 flag=0001 [75 ] (0)p1 re=0 we=0 ab=zzz dbi=zz dbo=zz pc=0c ir=0f acc=37 ix=00 flag=0001 37
この結果を見ると，1から10までの和を求めるのに，70クロック要していま す．今回設計したKUE-CHIP2では，各命令を実行するのに2あるいは3クロック を要し，命令実行のオーバラップは行っていません．各命令に必要なクロック 数を減らしたり，各命令の実行をオーバラップさせることで，kuechip2を高速 化していく余地はまだまだあります．例えば，時間61では，mem_re, mem_weと もに起動されておらず，アドレスバスabが使用されていません．このとき，ir の値はb1なので，ADD ACC, IXという命令が実行されています．レジスタ間の 加算なので，メモリにはアクセスしていないというわけです．設計次第では， この隙に，次の命令をメモリからirに読み込むということもできます．
規定課題の資料 には，KUE-CHIP2のプログラムが2つ掲載されています．時間的に余裕のある方 は，これを用いた動作確認も行ってみてください．