计算机系统第六章：

系统分解

1.算法三个定义特性：有限性、确定性、可计算性
2.将一个程序分解成独立的多个小模块（unit），每个小单元可以独立实现和运行特性，叫系统分解。

三种结构

1.三种结构是顺序、条件、循环。

字符数统计例子

思路：用一个寄存器当指针指向字符串地址，然后一个寄存器存储指针所指的值，一个寄存器存储用户输入值，每一次循环，比对指针所指的字符和输入字符是否一样，一样的+1（到另一个寄存器），然后指针+1，然后判断指针是否是哨兵，如果不是继续循环。

            .ORIG X3000
            AND R2,R2,#0
            LEA R3,STR1
            TRAP X23
LOOP1       LDR R1,R3,#0
            BRZ LEAVE
            NOT R1,R1
            ADD R1,R1,#1
            ADD R1,R1,R0
            BRnp TEMP
            ADD R2,R2,#1
TEMP        ADD R3,R3,#1
            BR LOOP1
LEAVE       LD R0,ASCII
            ADD R0,R0,R2
            TRAP X21
            HALT
ASCII   .FILL X30
STR1    .STRINGZ "AAAABBBC"
            .END

程序解析：

寄存器作用：
R2清零，用于统计相同字符个数
R3作为指针，指向字符的地址（LEA)
R1用来存放R3指向的字符（LDR)
R0用来存放用户输入字符（TRAP X23)
R4用来确定是否到尾部，字符串尾部为'X00'

程序：
1.程序首先判断R1是否为'x00'，如果是的话说明到了尾部（这里用到了条件结构的知识）
2.若不是尾部，则判断R1是否与R0相同，若相同则R2++,不同则继续循环（循环结构）
3.最后到达尾部，记得把R2的值加上x30（不是#30！！）.因为寄存器的值使用16进制表达的，如果R2等于4，R2实际上是x04，加上x30之后是x34才表达的是十进制的4.

结果：

image.png

乘法程序(结果在10内）

1.说明一下为什么结果要在10以内，因为我要的是输出字符ASCII，所以只能表示10以内的字符，否则操作难度加大很多。如果是保存在内存里的话则表示的范围会大很多。
2.思路：一个寄存器存储一个因子A，另一个寄存器存储因子B，然后A自加B-1次。比如2*3，2自加2次或3自加1次。

    .ORIG X3000
    BR START
LOOP    LDR R0,R1,#0
    BRz EXIT
L2  LDI R3,DSR
    BRzp L2
    STI R0,DDR
    ADD R1,R1,#1
    BRnzp LOOP
EXIT    RET

START   LEA R1,str1
    JSR LOOP
    TRAP X23
    ADD R4,R0,#0
    LD R1,ASCII
    NOT R1,R1
    ADD R1,R1,#1
    ADD R4,R4,R1
    LEA R1,str2
    JSR LOOP        
    TRAP X23
    ADD R5,R0,#0
    LD R1,ASCII
    NOT R1,R1
    ADD R1,R1,#1
    ADD R5,R5,R1
    ADD R6,R4,#0
LOOP2   ADD R5,R5,#-1
    BRnz over
    ADD R6,R6,R4
    BR LOOP2

over    LEA R1,str3
    JSR LOOP
    ADD R0,R6,#0
    LD R1,ASCII 
    ADD R0,R0,R1
    TRAP X21
    HALT

str1    .STRINGZ "ENTER A NUMBER A: "
str2    .STRINGZ "ENTER A NUMBER B: "
str3    .STRINGZ "A * B = "
ASCII   .FILL #48
DSR .FILL XFE04
DDR .FILL XFE06
    .END

程序解析：

LOOP是一个函数入口，在主程序中JSR调用，注意要在函数最后写RET（这个函数主要是打印字符串，R1用作指针，string存储到R0，字符串结束表示为x0000，然后判断DSR是否忙碌，然后输入到DDR）

输入的数字都是字符ASCII，在寄存器里会转换成十六进制（比如你输入3，实际上是x33，十进制为51）所以要先做减法变成十六进制的个位数，然后显示字符的时候再加上去。(ASCII .FILL #48 同上面程序的x30相同）

乘法执行部分主要用到循环结构。2*3就是2加三遍（自加2遍2+2+2）。不过要注意循环条件，用好调试debug。

image.png

求一列数字和

思路：指针，然后设计一个寄存器做total sum，然后循环直到遇到x0000
先做一个hex文件，输入一列数字

程序解析：

4000表示起始位置是x4000

000A到0014表示的是10~20

stimulation先加载这个的obj程序，再加载主程序

下面是主程序

    .ORIG X3000
    AND R1,R1,#0
    LD R6,ET
LOOP    LDR R5,R6,#0
    BRZ EXIT
    ADD R1,R5,R1
    ADD R6,R6,#1
    BR LOOP
EXIT    LEA R4,SAVE
    STR R1,R4,#0
    HALT    

ET  .FILL X4000
SAVE    .BLKW #1
    .END

程序解析：

R6是指向一列数字（况且称为数组吧）的指针，R5存储指针所指的值，R1是和，计算结果保存到SAVE内存里

首先要判断R5是不是0（结束条件），如果不是则加到R1里，然后R6指向下一位，循环。

程序较简单

1.程序结束后，R1为165（十六进制转为十进制,但是字符是输不出的，所以说如果保存到内存可以表示很大的数，但是输出则比较难）
2.R6地址为X400B，末尾了

save内存存储了R1的值。

6.求一个字中第一个1

求第一个1的位置，从左往右（0-15），若没有则R1=-1. 所以R1先设为15，注意循环中断条件：碰到1或者R1=-1

    .ORIG X3000
    AND R1,R1,#0
    ADD R1,R1,#15
    LEA R2,BIT
    LDR R3,R2,#0
    LD R4,DET
LOOP    AND R5,R4,R3
    BRnp OVER
    ADD R3,R3,R3
    ADD R1,R1,#-1
    BRn OVER
    BR LOOP
OVER    HALT        

DET .FILL X8000
BIT .BLKW 1
    .END

程序解析：

1.R1初始化为15，从右往左检测。
2.一个数自加就是左移
3.与X8000屏蔽码进行AND计算，R5不为0则Over
4.注意当R1=-1时也要退出loop

字右移

思路：字左移就是自加，比如0000…10 左移15次，就变成000…001了（假如15位后到0位，实际上不是这样），所以可以用这个思路来实现右移。不过要分两部分：15位有1和15位为0.

    .ORIG X3000
    LD R0,NUM
    AND R1,R1,#0
    ADD R1,R1,#15
LOOP    ADD R0,R0,#0
    BRN NEG
    BRP POS
NEG ADD R0,R0,R0
    ADD R0,R0,#1
    ADD R1,R1,#-1
    BRNZ DONE
    BR LOOP
POS     ADD R0,R0,R0
    ADD R1,R1,#-1
    BRNZ DONE
    BR LOOP
DONE    LD R1,MASK
    AND R0,R0,R1
    ST R0,NUM
    HALT

NUM .FILL X40
MASK    .FILL X7FFF
    .END

程序解析：

任意一个字左移15次等于右移一次，这是核心思想。

分正数情况和负数情况，因为15位为1左移，就变成1位为1了

最后得到右移一位后的数字存储在R0,

最后用屏蔽码将15位清0，因为15位是不可能为1的