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LC-3汇编

这一章节主要介绍LC-3的汇编语言，汇编语言可以提供一些便利的操作，更重要的是，用符号替代01，程序可读性提高。

汇编器：汇编器是将符号语言翻译为01的程序。除此之外，还提额外的操作支持（指库代码），可以实现数据的分配，初始化等等常见操作。

汇编语法

一条汇编语句包含以下几个部分：

标号：表示当前语句的内存地址，汇编器会直接将其翻译为地址。
操作：表示当前执行的操作，比如ADD
操作数：一般由寄存器表示，表示操作数存放在哪个寄存器中

值得注意的是，标号可以直接被汇编指令用作操作数，比如下面的 BRp LOOP LOOP是一个地址，可以直接被作为操作数。不用再手动计算PC+偏移的偏移了，非常方便。

伪操作

除了标号之外，汇编LC-3还提供了一些伪操作，这些操作其实是预制的汇编代码，相当于库函数，可以实现一些常用的繁琐操作。

伪操作以 . 字符开头。和指令一样，伪操作也有对应的操作数，下面给出伪操作的信息

伪操作	操作数	解释
.ORIG	地址	指定程序起始地址（一般是x3000）
.END		告诉编译器程序在此结束但不是停止程序的意思
.BLKW	数字n	分配n个的内存单元空间首地址是该行地址
.FILL	数字n	分配一个内存单元的空间并且赋值为n
.STRINGZ	字符串	该地址作为字符串首地址往后填充末尾自动填充\0

TRAP指令

TRAP指令可以触发中断。进入到指定的中断程序。比如 TRAP x23 就是读取输入一个字符。其中x23地址处存储的是中断服务函数的入口地址。（这个是指针寻址）

下面给出所有的TRAP操作

符号	实际操作	解释
GETC	TRAP x20	阻塞程序并等待键盘输入一个字符（无回显）到R0寄存器（存ASCII码）
OUT	TRAP x21	输出一个R0中的ASCII码代表的字符
PUTS	TRAP x22	输出R0中地址为起始的字符串，直到遇见\0
IN	TRAP x23	输出提升，阻塞程序并等待键盘输入一个字符（有回显）到R0寄存器（存ASCII码）
HALT	TRAP x25	终止程序

输入与输出

上面讲到方便的输入输出指令，可是他们是怎么实现的呢？本章就讲述LC-3的输入

输入输出寄存器

LC-3中，使用4个寄存器来和外界输入输出设备进行交互，他们分别是：

名称	地址	解释
KBSR	0xFE00	键盘状态寄存器：第15位为1则表示接收到新输入
KBDR	0xFE02	键盘数据寄存器：低八位保存键盘输入字符ASCII码
DSR	0xFE04	显示状态寄存器：第15位为1表示可以向显示器输出数据
DDR	0xFE06	显示数据寄存器：低八位的ASCII码写到屏幕上

输入获取机制

输入获取建立在对KBSR的存取上。硬件电路的操作分为三个步骤：

按下键盘，硬件电路将ASCII码放置到KBDR低8位
硬件电路将KBSR最高位置1，表示收到新输入
键盘被禁用

值得注意的是，使用轮询的方式来向KBSR查询是否有新输入，下面给出输入获取的软件轮询机制：

除此之外，如果要判断一个指向KBDR的数据存取，其数据是否来自键盘，我们可以查询KBSR的第15位，如果为1表示键盘接收到新输入，那么存取KBDR是好的，如果为0表示未有输入，那么此时KBDR的值是无效的。

下面是 LC-3 模拟器 TRAP x20 （读取一个字符）所调用的服务程序的源码：

输出机制

输出和输入类似，建立在对状态寄存器的读写上。当显示器准备就绪时，硬件电路将DSR第15位置1。

向显示器写数据，同样使用轮询机制，下面给出软件操作：

轮询DSR第15位是否为1，为1表示显示设备可用
将DDR低8位的数据输出，期间任何写入DDR的字符将被忽略

下面是 LC-3 模拟器中 TRAP x21 （即输出一个字符）调用的服务程序的源码：

汇编过程

这个感觉和c的有点像（计系2老师听了吐血）

第一次扫描建立符号表
第二次扫描利用符号表的信息，生成对应的汇编代码

值得注意的是，有些比较离谱的操作会报错。比如 pc+offset 的寻址只有 9 位立即数，范围为 -128~127，如果寻址的范围超过，那么会报错。除此之外，标号的寻址和上述 pc+偏移的情况相同。

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