Ядро с 32 битами и виртуализацией

[Bolt]

Правильно ли я понимаю, что каждый порт этой памяти имеет шину адреса, прочитанных данных и данных для записи, но одновременно прочитать и записать через один порт мы не сможем?

Да, правильно.

К примеру если тело цикла из одной команды, добавление djnz снизит его производительность в 2 раза

А если выполнять по 2 команды за такт, то цикл из одной команды замедлится в 3 раза
Нет, идея с регистрами мне не нравится. И в любом случае переход сбивает буфер инструкций (конвейер). Потом может для циклов придумаю что-нибудь.

Дополнительные размышления привели меня к мысли, что для обращения к памяти сложные формы адресации не требуются.

Пусть будут, они не мешают. Load/store архитектура тоже имеет недостатки.

Во всяких Cortex команды push и pop в качестве аргумента имеют битовую маску какие регистры сохранять/загружать, а какие пропустить. Есть команды загрузки сохранения аналогичные pop и для других регистров. И еще есть команда загружающая/сохраняющая сразу по 2 произвольных регистра то есть: Ri=(Ra) Rj=(Ra+4) Ra+=8.

Требуется поделить банк регистров на чётные и нечётные, поставить два ALU, две шины записи и 4 шины чтения, и в коде команды указывать что подать на мультиплексоры для этих шин. Для записи в память несколько бит будут выбирать с какой из шин выдать адрес и данные. Для чтения нужно выбрать с какой шины выдавать адрес, и нужно ли прочитанные данные поместить в фиксированный регистр или выдать на шину записи. В итоге в 32 бита команды можно закодировать две регистровые операции по 12-13 бит и одну пересылку 5-6 бит, в достаточно ортогональном для удобства программирования виде.

Для такого двойного процессора программист будет писать две команды в строке, или ассемблер соберёт две в одну? Потому что проектировать процессор с блокировками и байпасами меня что-то совсем не прёт.

Разделение регистров позволяет и push сделать по маске, и два ALU с двумя операциями за такт, но я на данный момент вообще не понимаю как эту параллельность воткнуть в то, что есть. При 32-битных командах RISC всё получается просто, но надо сохранить совместимость с Z80, а он совсем не RISC, переменная длина команд всё портит. Предел, на котором по-моему надо остановиться - один байт кода за такт.

По тактам минимум получается примерно так:
mov A,R - 1 такт
mov R,A - 1 такт
mov R,R - 2 такта
func A - 1 такт
func R - 2 такта
func A,R - 3 такта
func R,A - 4 такта
func A,imm32 - 6 байт, 8 тактов
func [reg],imm32 - 7 байт, 17 тактов

Доступ к памяти пока по 1 байту, поэтому так долго. Можно, конечно, и внутреннюю шину сделать 32 бита, и не ждать окончания записи, и что-то распараллелить, всё можно. Но я тогда закопаюсь в этих деталях и до главного - запуска процессора - не доберусь.