Fetch - LMC 指令的执行周期

Question

我必须为每个 Little Man Computer 指令（ADD、SUB、BR、BRP 等）定义步骤，并且在分支指令和 COB（或 Halt 指令）方面遇到问题。我了解每条指令开头的 fetch 部分：

PC -> 三月

MDR -> 红外

但我不确定要在执行部分添加什么以使指令真正正确。谁能解释一下如何为 BR、BRP、BRZ 和 COB 设置获取执行周期？任何帮助将不胜感激

Answer 1

首先，LMC 是一个虚拟概念。它有几种解释和实现，有时可能是相互矛盾的。因此，哪个答案是正确的可能取决于您使用的课​​程材料。

为避免混淆，以下是我们可以使用的定义：

寄存器和内存

• MAILBOX：这是处理单元之外的内存。它有 100 个条目用于存储 3 位数字。
• PC：程序计数器（两位数）
• MAR：内存地址寄存器：临时保存邮箱的 2 位地址，用于获取或存储 MDR 中的值。
• MDR：内存数据寄存器：临时保存传入或传出邮箱的 3 位数据。
• IR：指令寄存器：包括操作码（1 位或 3 位），有时包括 2 位地址
• ACC：累加器：3 位数值
• N：否定标志：打开或关闭。这方面在原始 LMC 中没有很好地定义。一些模拟器允许 ACC 保存负值，因此不需要额外的标志，而其他模拟器会认为 ACC 严格限制为三位数，不支持负号。由于真正的 CPU 通常有一个 N（负）标志，我认为将这个标志想象成一个单独的东西是合理的。
• Z：零标志：打开或关闭。这是 ACC 是否具有零值的指示。这是否真的应该作为一个单独的标志存在比 N 标志更值得商榷，但我只是将其列为一种可能性。

获取步骤

fetch-execution 周期的 fetch 部分总是相同的——我更喜欢写相反方向的赋值：

• 三月
• MDR
• 红外
• PC

我们可以讨论最后一步的确切顺序。 PC 的更新可以在第 2 步和第 3 步之前或同时进行。

执行步骤

获取执行周期的执行部分取决于 IR 的内容：解释操作码（1 位，或 901 或 902 表示 IN/OUT）。例如：

• BR（也叫BRA）：

  PC

• BRP:

  如果未设置 N：
  PC

• BRZ:

  如果设置了 Z 标志：
  PC

• COB:

  程序执行停止。在外部用户触发运行之前，不会有更多的 fetch-execution 循环。

根据您的课程材料，您可能不会提及 N 或 Z 标志。在这种情况下，只需将条件句分别替换为“ACC 为负”和“ACC 为零”即可。

请注意，我没有涉及这四个指令的 MAR 或 MDR 寄存器 - 直接将值从 IR 移动到 PC - 因为 MAR 和 MDR 仅用于处理单元和内存之间的通信。