INSTRUCTIONS

   1 MINSK-2 INSTRUCTION SET
   2 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
   3 Data format:
   4
   5         The memory of the machine consists of 4096 37-bit words (the topmost bit
   6         is always used as a sign). The 0th memory cell is hard-wired to 0, writes
   7         have no effect.
   8
   9         Fixed-point numbers: sign and 36 significant bits
  10
  11         Binary floating-point numbers (from top to bottom bit):
  12
  13                 sign of mantissa
  14                 28 bits of mantissa
  15                 1 bit unused
  16                 sign of exponent
  17                 6 bits of exponent
  18
  19         Decimal floating-point numbers (used only for printing):
  20
  21                 sign of mantissa
  22                 28 bits of mantissa (7 decimal digits in BCD)
  23                 1 bit unused
  24                 sign of exponent
  25                 1 bit unused
  26                 5 bits of exponent (2 decimal digits in BCD, the former one truncated to 1 bit)
  27
  28
  29 Registers:
  30
  31 Minsk-2 has 3 registers:
  32
  33         accumulator     usually keeps the result of the previous arithmetic operation
  34         R1              usually copies one of the operand of the instruction
  35         R2              contains the value of acc
  36
  37 (most programs use only the accumulator)
  38
  39
  40 Generic instruction format:  (by octal digits; some instructions deviate)
  41
  42 sop mm xxxx yyyy
  43  |   |   |    |
  44  |   |   |    +--- operand2
  45  |   |   +----- operand1
  46  |   +------ indexing mode
  47  +------- signed operation code
  48
  49
  50 Indexing mode bits:
  51
  52   aa iiii
  53    |   |
  54    |   +---- index register: when non-zero, lower 12 bits of the memory
  55    |         cell #iiii are added to yyyy, next 12 bits are added to xxxx
  56    +----- address extension (supported only on Minsk-22, not in our Minsk-2)
  57
  58
  59 For arithmetic instructions, the lower 2 bits of <sop> encode addressing mode:
  60
  61         0?: arg_a = previous value of accumulator, arg_b = mem[x]
  62         1?: arg_a = mem[y], arg_b = mem[x]
  63         ?0: store result to accumulator
  64         ?1: store result to both accumulator and mem[y]
  65
  66
  67 Instructions:
  68
  69 +00             NOP
  70 +04-07          a^b
  71 +10-13          Fixed-point a+b
  72 +14-17          Floating-point a+b
  73 +20-23          Fixed-point a-b
  74 +24-27          Floating-point a-b
  75 +30-33          Fixed-point a*b
  76 +34-37          Floating-point a*b
  77 +40-43          Fixed-point a/b
  78 +44-47          Floating-point a/b
  79 +50-53          Fixed-point abs(a)-abs(b)
  80 +54-57          Floating-point abs(a)-abs(b)
  81 +60-63          a << b  (b may be negative)
  82 +64-67          a << b  (b may be negative)
  83 +70-73          a&b
  84 +74-77          a|b
  85 -00             HALT, store x to R1 and y to accumulator
  86 -03             Magnetic tape I/O -- NOTIMP
  87 -04             Disable rounding -- NOTIMP
  88 -05             Enable rounding -- NOTIMP
  89 -06             Interrupt control -- NOTIMP
  90 -07             Reverse tape -- NOTIMP
  91 -10             Move: mem[y] = acc = mem[x]
  92 -11             Move negative: mem[y] = acc = -mem[x]
  93 -12             Move absolute: mem[y] = acc = abs(mem[x])
  94 -13             Read from keyboard -- NOTIMP
  95 -14             Copy sign of mem[x] to mem[y]
  96 -15             Read code from R1 (obscure) -- NOTIMP
  97 -16             Copy exponent of mem[x] to mem[y]
  98 -17             Teletype I/O -- NOTIMP
  99 -20             Loop: uses the index register mem[i] for loop control:
 100                 mem[i] is divided to 3 12-bit fields nnnn pppp qqqq,
 101                 mem[y] is likewise diveded to fields rrrr ssss tttt.
 102                 If n=0, the instruction does nothing
 103                 otherwise, mem[i] is written back with:
 104                         n' = n-1
 105                         p' = p+s mod 4096
 106                         q' = q+t mod 4096
 107                 and jump to address x.
 108 -30             Jump: mem[y]=acc and jump to address x
 109 -31             Jump to subroutine at address x, store backward jump instruction to mem[y]
 110 -32             Jump by sign: if acc>=0, jump to x, else jump to y
 111 -33             Jump by overflow: if overflow, jump to y, else jump to x
 112                 (we always halt on overflow, so this is rather trivial)
 113 -34             Jump by zero: if acc==0, jump to y, else jump to x
 114 -35             Jump by keypress: if key pressed, jump to x, else jump to y
 115                 (no keys are emulated)
 116 -36             Interrupt masking -- NOTIMP
 117 -37             Tape I/O -- NOTIMP
 118 -40-47          Various I/O -- NOTIMP
 119 -60-61          Various I/O -- NOTIMP
 120 -62             Printing instructions, depending on x:
 121                         0aaa    put decimal float mem[y] at position aaa in the buffer
 122                         1aaa    put octal integer mem[y]
 123                         2aaa    put decimal integer mem[y]
 124                         3aaa    put decimal integer mem[y], leading zeroes changed to spaces
 125                         4aaa    put one Russian symbol stored in 6 topmost bits of mem[y]
 126                         5aaa    put Russian text in mem[y] (6 6-bit characters)
 127                         6aaa    put one Latin symbol stored in 6 topmost bits of mem[y]
 128                         7aaa    put Latin text in mem[y] (6 6-bit characters)
 129                         z400    print contents of the buffer
 130                                         bit 0 of z: perform line feed afterwards
 131                                         bit 1 of z: clear buffer afterwards
 132                                         bit 2 of z: if 0, nothing is printed
 133                                 Hence, 2400 just clears the buffer, 5400 is a linefeed with
 134                                 no effect on the contents of the buffer etc.
 135 -63             I/O -- NOTIMP
 136 -70             Fixed-point a*b, take bottom part; result always to acc
 137                 (what is the sign? the book is silent...)
 138 -71             acc = a%b
 139 -72             Add exponent of mem[x] to mem[y], copy mem[y] to acc
 140 -73             Sub exponent of mem[x] from mem[y], copy mem[y] to acc
 141 -74             Addition in one's complement: mem[y] = mem[x] + mem[y]
 142 -75             Normalization: convert fixed-point mem[x] to floating-point mem[y]
 143 -76             Population count: set mem[y] to number of bits in mem[x]