LC-3 机器语言 指令集
生活本就沉闷，但跑起来就有风
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碎碎念念
我们在上一期介绍了LC-3的指令构成还有一些注释含义，这一期我们逐条来讲解指令，LC-34-bit的操作码字段可以定义16种指令，在LC-3的ISA中，操作码值1101没有定义，所以LC-3一共有15条指令。如果有些概念不清楚，可以先看后面的注释。
LC-3指令
运算类指令
ADD (addition)
加法运算：
bit[5]是0代表寻址方式为寄存器寻址，将SR1与SR2相加的结果放在DR中；
bit[5]是1代表寻址方式为立即数寻址，将SR1与imm5字段的立即数的16位扩展值相加的结果放在DR中。
AND (Bit-wise logical AND)
按位与运算：
bit[5]是0代表寻址方式为寄存器寻址，SR1与SR2按位与运算的结果放在DR中；
bit[5]是1代表寻址方式为立即数寻址，SR1与imm5字段的立即数的16位扩展值按位与运算的结果放在DR中。
NOT (Bit-wise complement）
按位取反：
将SR按位取反的结果放在DR。
数据搬移类指令
LD (load)
读取数据：
相对寻址（PC-relative），PCoffset9字段的16位扩展值和增量PC相加得到一个地址，将该地址所指向的内容存进DR。
ST (store)
写入数据：
相对寻址（PC-relative），PCoffset9字段的16位扩展值和增量PC相加得到一个地址，将SR的内容存进该地址所指向的内存单元。
LDI (load indirect)
读取数据：
间接寻址（indirect），PCoffset9字段的16位扩展值和增量PC相加得到一个地址，将该地址所指向的内容作为地址，将此地址所指向的内容存进DR。
STI (store indirect)
写入数据：
间接寻址（indirect），PCoffset9字段的16位扩展值和增量PC相加得到一个地址，将该地址所指向的内容作为地址，将SR的内容存进此地址所指向的内存单元。
LDR (load base+offset)
读取数据：
基址偏移寻址（base+offset），offset6字段的16位扩展值和BaseR的内容相加得到一个地址，将该地址指向的内容存进DR。
STR (store base+offset)
写入数据：
基址偏移寻址（base+offset），offset6字段的16位扩展值和BaseR的内容相加得到一个地址，将SR的内容存进该地址指向的内存单元。
LEA (load effective address)
立即数寻址，PCoffset9字段的16位扩展值和增量PC相加得到一个地址，将该地址存进DR。
控制类指令
BR (conditional branch)
条件跳转：
根据NZP的值来进行指定检测条件码，如果n为1，则检测N条件码；如果z为1，则检测Z条件码；如果p为1，则检测P条件码。如果被检测的条件码为1，则程序跳转到PCoffset9字段的16位扩展值和增量PC相加得到的地址处。
注意，如果nzp均为1，则无条件跳转，因为NZP条件码必有一个为1；
如果nzp均为0，则不管怎样都不跳转，因为不去检测。
JMP (jump)
无条件跳转：
程序无条件跳转到BaseR的内容所指定的地址处。
RET (return)
无条件跳转：
程序无条件跳转到R7的内容所指定的地址处，而R7的内容是指向子程序调用指令后的指令地址，实际上就是从子程序跳回来。
RET可以看作是JMP的一个特例。
JSR (jump to subroutine)
无条件跳转：
PCoffset11字段的16位扩展值和增量PC相加得到的地址作为子程序的入口地址，程序进入子程序，增量PC保存在R7中（参见RET指令，用于从子程序跳回来）。
JSRR
无条件跳转：
BaseR的内容作为子程序的入口地址，程序进入子程序，增量PC保存在R7中（参见RET指令，用于从子程序跳回来）。
RTI (return from interrupt)
如果当前处理器运行在特权模式，那么特权模式栈顶部两个单元的内容被弹出，分别赋值给PC和PSR。
如果当前处理器运行在用户模式，那么将引发“特权模式冲突”的异常。
TRAP (system call)
程序进入由trapvect8指定的系统调用的服务程序，增量PC保存在R7中，参见RET指令，用于从服务程序跳回来。
Trap服务程序
| 陷入矢量 | 汇编器名 | 描述 |
|---|---|---|
| x20 | GETC | 从键盘读入一个字符。 |
| x21 | OUT | 在屏幕上显示字符。 |
| x22 | PUTS | 在屏幕上显示一个字符串，每个内存单元存放一个字符。 |
| x23 | IN | 在屏幕上显示提示，读入一个字符，并在屏幕上显示该字符。 |
| x24 | PUTSP | 在屏幕上显示一个字符串，每个内存单元存放两个字符。 |
| x25 | HALT | 停止执行，并在屏幕上输出信息。 |
注释
DR
目的寄存器（destination register）。
SR
SR、SR1、SR2等等是指源寄存器（source register）。
imm5
5-bit的立即数（immediate value），它是补码的形式。
BaseR
基址寄存器（Base Register），它和一个6-bit偏移相加产生Base+offset地址。
offset6
6-bit补码，用于Base+offset寻址模式。
PCoffset9
9-bit补码，用于PC+offset寻址模式。
PCoffset11
11-bit补码，用于JSR指令计算子程序的入口地址。
trapvect8
8-bit无符号整数，用于TRAP指令确定服务程序的入口地址，间接寻址模式，该地址的内存单元存放了服务程序的入口地址。
n z p
条件码，LC-3有三个位寄存器：N、Z和P，即负数（negative）、0（zero）和正数（positive），当任意寄存器被写入时，根据写入的是负数、0还是正数分别设置相应的条件码为1，其他为0。
+
指令的汇编语言形式右上角的+号表示该指令将改变条件码。
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