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6. INSTRUCCIONES DEL MOTOROLA 68000

A continuación se desarrollarán las instrucciones del Motorola 68000, agrupadas según la función básica que realizan, estudiando la operación que realizan, su sintaxis, sus campos y algunos ejemplos.

1.- Instrucciones de transferencias de datos
2.- Instrucciones aritméticas
3.- Instrucciones lógicas
4.- Instrucciones de desplazamiento y rotación
5.- Instrucciones de manipulación de bits
6.- Instrucciones de operación en código BCD
7.- Instrucciones de ramificación y salto
8.- Instrucciones de manejo de subrutinas

1.- Instrucciones de transferencias de datos

El conjunto de estas instrucciones permite el movimiento de datos entre registros de la CPU, entre registros y memoria y entre posiciones de memoria. Estas son las siguientes:

MOVE: realiza la transferencia de un dato desde fuente a destino. Modifica el CCR de forma que refleja el signo del dato movido y el hecho de que sea cero o no. Los flags C y V se ponen a cero y el flag X no se modifica. También el manejo de la pila se lleva a cabo mediante esta instrucción, utilizando direccionamiento indirecto con el registro A7 que actúa como puntero de pila. Para llevar un dato a la pila el direccionamiento es indirecto con predecremento, mientras que para extraerlo se emplea el indirecto con posincremento.

MOVEA: (Move Adress) es una variante dedicada a la transferencia de direcciones. El tamaño del dato es de 16 ó 32 bits. No modifica el CCR.

MOVEQ: (Move Quick) tiene por finalidad la carga rápida de un registro de datos.

MOVEM: (Move Múltiple) carga una serie de posiciones consecutivas de memoria en varios registros a la vez. No afecta al CCR.
Ejemplo: MOVEM.L $1000,D0-D2/A2-A4/D7 copia los contenidos de las posiciones $1000, $1002, $1004,...$100C en los registros D0, D1, D2, D7, A2,A3 y A4 respectivamente.

EXG y SWAP: la primera intercambia el contenido completo de dos registros de datos o de dirección, mientras que la segunda actúa sobre un único registro, siempre de datos, intercambiando sus palabras alta y baja. La realización de estas transferencias sin la existencia de estas instrucciones, requeriría la ejecución de tres instrucciones MOVE, y la utilización de otro registro o de la memoria como almacenamiento temporal.

LEA y PEA: (Load Effective Adress y Push Effective Adress) determinan la dirección efectiva del operando fuente. La primera almacena la dirección efectiva calculada en el registro de direcciones que se especifique como operando destino y la segunda lo lleva a la pila. Ninguna de las dos afectan al CCR.

LINK y UNLINK: facilitan las operaciones necesarias para el paso de parámetros a/de subrutinas a través de la pila, ofreciendo la ventaja de ser independiente de las áreas de memoria de datos de un programa, y de no necesitar el uso de etiquetas, ni de direcciones concretas para acceder a dichos parámetros, facilitando así la inclusión de las subrutinas en programas diferentes sin necesidad de hacer cambios en ellas.
La instrucción LINK reserva una zona de memoria en la pila, desplazando el puntero de pila (SP) hacia direcciones menores en el valor que se indique.
La instrucción UNLINK restablece la pila en la situación que se encontraba antes de la ejecución de LINK, cargando el puntero de pila con el contenido del registro de direcciones que se indica y a continuación extrae la palabra larga apuntada por SP y la lleva al registro de direcciones, quedando así restaurado.

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2.- Instrucciones aritméticas:

El Motorola 68000 dispone de instrucciones para las 4 operaciones aritméticas, sobre operandos binarios, y suma y resta sobre datos codificados en BCD. Además de cambio de signo para ambos tipo de datos, instrucciones de comparación, extensión de signo y actualización de los códigos de condición (CCR) según el valor de un dato.

ADD: realiza la suma de los operandos fuente y destino , quedando el resultado almacenado en destino. Modifica el CCR en función del resultado de la operación.

ADDA: (Add Adress) realiza la operación de la suma, siendo el destino un registro de direcciones en vez de datos.

ADDI: (Add Inmediate) realiza la operación suma mediante direccionamiento inmediato.

ADDQ: (Add Quick) realiza la operación resta mediante direccionamiento inmediato siendo el destino menor o igual que 8.

ADDX: (Add Extended) incluye en el resultado la suma del flag X, lo que facilita las operaciones con valores que superan la capacidad de los registros (precisión múltiple).

SUB: (Substract) realiza la diferencia entre fuente y destino, depositando el resultado en destino.

SUBA: (Substract Adress) realiza la operación de la resta, siendo el destino un registro de direcciones en vez de datos.

SUBI: (Substract Inmediate) realiza la operación resta mediante direccionamiento inmediato.

SUBQ: (Substract Quick) realiza la operación resta mediante direccionamiento inmediato siendo el destino menor o igual que 8.

SUBX: (Substract Extended) incluye en el resultado la resta del flag X, lo que facilita las operaciones con valores que superan la capacidad de los registros (precisión múltiple).

MULS y MULU: (Multiply Signed y Multiply Unsigned) realizan la multiplicación sobre datos de 16 bits, generando un resultado de 32 bits, siendo el destino un registro de datos. Los flags C y V siempre quedan a 0 y el flag X no se modifica, reflejando el resultado de la operación los flags Z y N.

DIVS y DIVU: (Signed y Unsigned) realizan la división de un dato de 32 bits (en destino) por otro de 16 bits (en fuente), generando dos resultados de 16 bits: el cociente y el resto, siendo obligatorio que el destino sea un registro de datos. El cociente se guarda en los 16 bits menos significativos y el resto en los 16 bits más significativos del registro destino. Ambas instrucciones ponen el flag C a 0, y el flag X no se modifica. Puede producirse desbordamiento si el divisor es pequeño, reflejandose en el flag V. Los flags N y Z son modificados reflejando el resultado de la operación.

CMP: (Compara) las instrucciones de comparación efectúan la substracción destino-fuente pero la diferencia no se lleva a ningún destino, limitandose a afectar a los flags N, Z, V y C, de forma que se puedan comprobar diversas relaciones entre los datos que se comparen con el fin de producir ramificaciones en el programa.

CMPA: (Compare Adress) utiliza como destino un registro de direcciones.

CMPI: (Compare Inmediate) utiliza direccionamiento inmediato para fuente. Para el operando destino puede utilizar todos los modos salvo direccionamiento directo a registro de direcciones, indirectos con predecremento o posincremento y los relativos a PC.

CMPM: (Compare Memory) compara dos datos en memoria con direccionamiento indirecto con posincremento facilitando así la comparación de bloques de memoria.

CLR: (Clear) carga un cero binario en el operando destino poniendo los flags N a 0, Z a 1, V a 0 y C a 0.

NEG: (Negate) esta instrucción devuelve el complemento a 2 del operando y esto supone el cambio aritmético de signo. Afecta a todos los flags del CCR.

NEGX: (Negate Extended) facilita el cambio de signo de valores de precisión múltiple. EXT: (Extend) cuando se quiere ampliar la longitud de un dato con signo, por ejemplo de byte a palabra o de palabra a palabra larga , sin alterar su valor, el dato original debe mantenerse en el byte o palabra de menor peso, y el byte o palabra que se añade debe tener todos sus bits con el mismo valor que el bit de signo del dato original, recibiendo esta operación el nombre de extensión de signo. Pulsar aquí para volver al principio

3.- Instrucciones lógicas:

        El Motorola 68000 dispone de cuatro instrucciones que realizan funciones lógicas, que
        que actúan bit a bit sobre datos de 8, 16, ó 32 bits y cuatro para manejar bits
        individuales sobre datos de 8 ó 32 bits.

AND: es la Y lógica. Admite todos los modos de direccionamiento para el operando fuente menos direccionamiento directo a registro de direcciones, mientras que el operando destino admite también todos menos los direccionamientos relativos a PC.

ANDI: realiza la misma función que AND, pero su direccionamiento es inmediato en el operando fuente y todos menos el direccionamiento directo a registro de direcciones y relativos a PC.

EOR: es el O exclusivo. Admite únicamente el direccionamiento directo a registro de datos para el operando fuente, mientras que el operando destino admite también todos menos los direccionamientos directo a registro de direcciones y los relativos a PC.

EORI: realiza la misma función que EOR, pero su direccionamiento es inmediato en el operando fuente y todos menos el direccionamiento directo a registro de direcciones y relativos a PC.

NOT: complementación lógica.

OR: es la O lógica. Admite todos los modos de direccionamiento para el operando fuente menos direccionamiento directo a registro de direcciones, mientras que el operando destino admite también todos menos los direccionamientos relativos a PC y directo a registro de direcciones.

ORI: realiza la misma función que OR, pero su direccionamiento es inmediato en el operando fuente y todos menos el direccionamiento directo a registro de direcciones y relativos a PC.

TST: (Test) comprueba un operando. Los flags V y C se ponen a 0.

Scc : compruba los códigos de condición y pone a 1 el operando. Es de tamaño byte. Pulsar aquí para volver al principio

4.- Instrucciones de desplazamiento y rotación:

Se caracterizan por desplazar o rotar el operando bit a bit a la derecha o a la izquierda. El operando destino, que es el afectado por el desplazamiento o por la rotación siempre será un registro de datos.

ASL: (Arithmetic Shift Left) desplaza a la izquierda los bits del operando destino. El número de desplazamientos viene indicado por el operando origen. El flag V se pone a 1 si el bit más significativo cambia en algún momento y C es el valor del último bit desplazado fuera del operando destino.

ASR: (Arithmetic Shift Right) desplaza a la derecha los bits del operando destino. El número de desplazamientos viene indicado por el operando origen. El flag V se pone a 0, y el C es el valor del último bit desplazado fuera del operando destino.

LSL: (Logical Shift Left) es el desplazamiento lógico a la izquierda. El número de desplazamientos viene indicado por el operando origen. El flag C es el valor del último bit desplazado fuera del operando destino.

LSR: (Logical Shift Right) es el desplazamiento lógico a la derecha. El número de desplazamientos viene indicado por el operando origen. El flag C es el valor del último bit desplazado fuera del operando destino.

ROL: (Rotate Left) rota a la izquierda los bits del operando destino. El número de desplazamientos viene indicado por el operando origen. El flag C es el valor del último bit desplazado fuera del operando destino.

ROR: (Rotate Right) rota a la derecha los bits del operando destino. El número de desplazamientos viene indicado por el operando origen. El flag C es el valor del último bit desplazado fuera del operando destino.

ROXL: (Rotate with Extended Left) rotación a la izquierda con extensión. El número de desplazamientos viene indicado por el operando origen. El flag C es el valor del último bit desplazado fuera del operando destino.

ROXR: (Rotate with Extended Right) rotación a la derecha con extensión. El número de desplazamientos viene indicado por el operando origen. El flag C es el valor del último bit desplazado fuera del operando destino.

SWAP: intercambia el contenido de los 16 bits más significativos con el de los 16 menos significativos, ya que los operandos son de tamaño palabra. Los flags V y C se ponen a 0. Pulsar aquí para volver al principio

5.- Instrucciones de manipulación de bits:

El Motorola 68000 permite comprobar, poner a cero , poner a uno e invertir los bits individuales de un valor entero.

BTST: (Bit Test) sirve para comprobar el estado de un bit concreto de destino. Actualiza el flag Z en función del valor del bit indicado en la instrucción (Z=1 si el bit es cero). Admite el direccionamiento inmediato y el directo a registro de datos en el operando fuente y en el operando destino todos menos el directo a registro de direcciones.

BCLR: (Bit Clear) pone a 0 el bit indicado. Actualiza el flag Z enfunción del valor original del mismo, poniendolo posteriormente a cero.

BSET: (Bit Set) igual que BCLR, pero poniendo el bit a 1.

BCHG: (Bit Change) en primer lugar actualiza el flag Z en función del valor del bit indicado y luego complementa el bit, es decir lo pone en el valor (0 ó 1) contrario al original. Pulsar aquí para volver al principio

6.- Instrucciones de operación en código BCD:

De la misma manera que el Motorola 68000 opera con enteros , también permite programar la suma y la resta en código BCD.

ABCD: suma fuente al destino.

NBCD: niega el destino.

SBCD: resta fuente al destino

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7.- Instrucciones de ramificación y salto:

Este microproceador incorpora varios mecanismos para poder realizar instrucciones típicas de los lenguajes de alto nivel, como pueden ser los bucles o las instrucciones de condición, siendo el más elemental la instrucción de ramificación, que utiliza como operando una etiqueta, y que sirve para hacer que la próxima instrucción que se ejecute sea la que tenga dicha etiqueta. Cuando el procesador se encuentra con esta instrucción, sencillamente carga la etiqueta en el contador de programa, por lo que la etiqueta es la dirección de donde debe cargarse la próxima instrucción que vaya a ejecutarse.

Bcc : (Branch on condition code) utilizan un único argumento que indica la dirección de la siguiente instrucción en el caso de que se cumpla la condición indicada por cc. Utiliza siempre direccionamiento relativo al contador de programa. cc representa dos letras variables detalladas en la siguiente tabla:

NOMBRE CONDICIÓN DE RAMIFICACIÓN

BEQ	ETIQUETA	Z
BNE	ETIQUETA	Z'
BCS	ETIQUETA	(C)
BCC	ETIQUETA	(C')
BHI	ETIQUETA	(C)' · (Z)'
BLS	ETIQUETA	(C) + (Z)
BMI	ETIQUETA	(N)
BPL	ETIQUETA	(N)'
BVS	ETIQUETA	(V)
BVC	ETIQUETA	(V)'
BGT	ETIQUETA	(Z)' · [[(N) · (V)] + [(N)' · (V)']]
BGE	ETIQUETA	[(N) · (V)] +[(N)' · (V)']
BLT	ETIQUETA	[(N) · (V)'] + [(N)' · (V)]
BLE	ETIQUETA	(Z) + [(N) · (V)'] + [(N)' · (V)]

DBcc: (Decrement and Branch on Condition Code) facilita la realización de bucles en un programa, y tiene dos argumentos siendo el primero un registro de datos y el segundo un desplazamiento de 16 bits respecto al PC. Su funcionamiento se puede detallar a continuación:

1º Comprueba la condición cc, si se cumple, pasa a ejecutar la instrucción siguiente (secuencia normal del programa) y en caso de estar realizando un bucle se saldría del mismo.

2º Decrementa el contenido del registro de datos.

3º Si el contenido del registro es -1, se ejecuta la instrucción siguiente (salida del bucle)

4º Modifica el PC con el desplazamiento indicado (salta al comienzo del bucle).

BRA: (Branch) utiliza direccionamiento relativo al PC, su único argumento es el desplazamiento de 8 ó 16 bits que se suma (con signo) al PC y se obtiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar. Con desplazamiento corto (8 bits) lossaltos máximos que se pueden realizar son -128 y +127. Con desplazamiento largo ( 16 bits) los saltos máximos son -32.768 y +32.767.

JMP: (Jump) utiliza direccionamiento absoluto y su argumento es la dirección de comienzo de la siguiente instrucción a ejecutar y puede estar situada en cualquier parte del mapa de memoria.

STOP: para la ejecución del pograma de forma controlada y en el punto deseado.

NOP: (No Operation) no realiza absolutamente nada. Es una instrucción que no hace sino consumir tiempo, exactamente 4 ciclos de reloj. Puede parecer absurda la existencia de una instrucción así, pero tiene su justificación, como por ejemplo si se desea efectuar un pequeño retraso en la ejecución de un programa con el fin de sincronizar determinados acontecimientos, o cuando se desea reservar algunas posiciones del programa para poder intercalar nuevas instrucciones, etc.

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8.- Instrucciones de manejo de subrutinas:

BSR y JSR: (Branch to Subrutine y Jump to Subrutine) el operando asociado con estas instrucciones debe ser la dirección de memoria en la que se comienza la subrutina, con direccionamiento absoluto para JSR, y relativo a PC para BSR. Al ejecutarse cualquiera de las dos instrucciones, se almacena automáticamente en la pila el valor del contador de programa en el momento anterior al salto, cuando su contenido apunta a la dirección de comienzo de la instrucción siguiente a JSR o BSR.

La subrutina debe tener como última instrucción a ejecutar RTS (Return from Subrutine) o RTR (Return and Restore). Ambas recuperan de la pila el valor del contador del programa, lo que permite reanudar la ejecución del programa precisamente en el punto que había sido abandonado. La instrucción RTR también repone el CCR extrayendo una palabra de la pila inmediatamente antes de recuperar el PC. La subrutina debe llevar a la pila, justamente encima de las posiciones que contienen la posición de retorno, una palbra cuyos 5 bits menos significativos serán llevados al CCR al ejecutarse RTR, que puede ser una copia del CCR al entrar en la subrutina, o cualquier otro valor.