LC-3 Simulator

（大二上学期的模拟与数字电路实验课大作业）

现在只希望助教别在Github上搜到这些代码然后认定我抄袭 (我抄我自己？？？)

LC-3介绍

LC-3出自《计算机系统概论(第二版)》一书，是一个图灵完备的16位计算机，内置了2¹⁰*16 bit的内存和8个16位的寄存器。
指令集如下图：

操作说明：

为了为下文的介绍做铺垫，先介绍一些理解交互操作所需的程序变量：

变量名	含义
内存地址	数据在内存中的地址，范围 0~210-1
内存内容	内存中存储的内容，在LC-3的实现中不严格区分指令和数据
PC	program counter，指向当前执行的指令在内存中的地址
cur	光标(cursor)，表示当前被数码管显示的内存地址
cnt	counter，用来计数执行的指令条数
mod	交互模式状态代码
state	内核状态机状态代码

注：其实整个LC-3中只有一个有限状态机，但为了方便理解和编写代码，将状态机的状态代码分为了mod和state两部分，这种表述与只用一个状态变量是等价的。

下面进行详细介绍。

为了方便与用户的交互，LC-3 Simulator总共设计了4种模式:

状态	功能	状态代码
Write	写入	00
Jump	跳转	10
Run	运行	01
(Undefined)	(未定义)	11

LC-3 的内核，也就是执行程序的核心部分，使用有限状态自动机进行描述。共有32种状态，下面介绍一些关键的状态：

state	描述
0	停机状态
1	将内存的写使能信号置为0
2	取指令，PC加一，同时检查PC是否为非法值，如果是，跳转到状态0(停机)

显示部分使用的是板载的数码管和LED灯：

• 数码管

  • 始终显示的是当前光标所在行的地址和内容，二者均使用16进制表示。

• LED灯

  • 在Write状态下

    • 显示的是PC值(这样设置主要是为了方便调试)；

  • 在其他状态下

    • 左侧9位显示的是指令执行总条数的数值(cur)
    • 中间5位显示的是当前的LC-3内核自动机的状态代码(state)
    • 右边两位显示的是当前的交互模式代码(mod)

可供操作的有五个按钮和16个开关。
可以使用上下左右中5个按钮进行操控:

按钮	作用
上	在Write和Jump模式下用来使cur减一
下	在Write和Jump模式下用来使cur加一
左	用来在Write和Jump模式间相互切换，或强制终止运行(Run-->Write)
右	将SW赋值给PC，并开始执行，切换到Run模式
中	确定键，Write模式下将SW赋值给cur指向的内存空间，Jump模式下将SW赋值给cur