2014计算思维课件实验lc3simulatoredit

LC-3Edit&LC-3Simulator《计算思维》实验课程1.什么是LC-3？LC-3：LittleComputer3LC-3模拟器：一种用来模拟计算机执行过程的软件。LC-3模拟器由YaleN.Patt(德克萨斯大学奥斯汀分校)和SanjayJ.Patel（伊利诺伊大学）开发。目的：理解计算机执行指令的过程。Q:如何让LC-3模拟器完成特定功能呢？A:一组指令。……0101001001100000010110010010000000011001001010101110010011111100

……

A:汇编语言程序。

……ANDR1,R1,x0ANDR4,R4,x0ADDR4,R4,xALEAR2,x0FC……注意：LC-3Simulator使用LC-3汇编语言。

2.LC-3EditLC3Edit界面LC3Edit:用二进制、十六进制或汇编语言编辑程序。输入程序2.LC-3EditLC3Edit界面LC3Edit:用二进制、十六进制或汇编语言编辑程序。转换成真正的二进制格式文件（后缀名.obj）保存（文件后缀名为.asm）3.LC-3模拟器寄存器程序计数器指令寄存器内存LC3指令集结构指令集结构（InstructionSetArchitecture,ISA）是程序和计算机硬件之间接口的一个完整定义。ISA包括内存组织方式（内存空间216）、寄存器组(8个)、指令集（操作码、数据类型、寻址模式）等。指令

LC-3的ISA定义了15条指令，每条对应一个操作码。

LC-3的ISA只支持的数据类型：补码整数。

LC-3的ISA寻址模式：立即数、寄存器以及三种内存寻址模式（相对寻址、间接寻址和基指偏移）。

LC-3汇编指令——操作指令操作指令：处理数据的指令ADD,ANDADD指令实现两个操作数的加法AND指令对两个操作数的16个位中的每个“bit对”“按位与”1.ADD汇编器格式ADDDR,SR1,SR2ADDDR,SR1,imm5例子

ADDR2,R3,R4;R2<-R3+R4ADDR2,R3,#7;R2<-R3+7LC-3汇编指令——操作指令2.AND汇编器格式ANDDR,SR1,SR2ANDDR,SR1,imm5例子

ANDR2,R3,R4;R2<-R3ANDR4ANDR1,R1,#0;R2<-R1AND0实例1运行设置断点设置PC实例1LC-3汇编指令——数据搬移指令数据搬移指令：在通用寄存器和内存之间，寄存器和输入/输出设备之间搬动数据（只讨论寄存器与内存之间的数据移动）。将数据从内存移入寄存器成为“装载”(load)，而从寄存器转入内存成为“存储”(store)，在上述两种情况下，数据源（源操作数）的信息内容都不会因此移动而改变，但目的操作数的内容将被刷新。LC-3汇编指令——数据搬移指令1.ST描述：将指定寄存器的内容装入特定地址指向的内存单元中。汇编器格式：STSR,LABLE寻址模式：立即数寻址

例子：STR1,x026将R1的内容装入（PC+x026）指向的内容单元中。LC-3汇编指令——数据搬移指令2.LDR描述：以基指偏移的方式找到指定地址，将该地址的内存单元内容装入目的寄存器。汇编器格式：LDRDR,BaseR,offset6LDR的寻址模式：基址+偏移寻址模式例子：LDRR1,R2,#1;将（R2+1）作为地址，将内存的相应地址的内存单元内容放入R1中。LDRR3,R2,#0;R3<-mem[R2+0]LC-3汇编指令——数据搬移指令3.LEA描述：加载一个地址到目的寄存器中汇编器格式:LEADR,LABLE寻址模式：立即数寻址

例子：LEAR2,x0FC将PC+x0FC的值加载至R2中，加载的是地址LEAR2,#1将PC+#1的值加载至R2中，加载的是地址

实例2LC-3汇编指令——控制指令控制指令：能够够改变指令执行顺序的指令。条件跳转指令：根据NZP寄存器的值进行跳转。所有会对寄存器进行写操作的指令都会设置这三个条件码。1.BRp描述：如果最后结果是正数（positive），则跳转。

汇编器格式：BRpLABLE

例子：

BRpLOOP;如果最后的结果是正数，跳转至LOOPBRzpLOOP;如果最后的结果是零或正数，跳转至LOOP实例3用LC3Edit打开example.asm,通过注释读程序。实例3在LC3Simulator中打开example.obj,分析程序运行过程。练习任务1.分析实例1，在LC3Simulator中打开add.obj，设置不同的R1、R2、R3的值，分析运行过程。2.分析实例2，在LC3Simulator