opcode - LMC 中以 4 开头的给小矮人的指令会发生什么变化？

Question

这可能是一个非常奇怪的问题，但我一直在小人电脑上做一些工作，这让我有点恼火，不仅没有操作代码 4，而且互联网上也绝对没有关于为什么。

操作码从 0 到 9 但跳过 4。从来没有任何以 4 开头的三位数代码吗？如果有会怎样？

有没有人可以帮助回答这个问题？我只是觉得很奇怪。谢谢!

Answer 1

The Little Man Computer (LMC) 最初并未作为完整规范呈现。它更像是一个模型，一个范例。有几件事未定义，例如当遇到未使用的操作码 4 时应该发生什么。 LMC 的目的是向学生介绍机器代码和指令集的概念，并证明计算机的力量并非来自复杂性。目的并不是要解释设计糟糕的代码会发生什么的所有细节。

没有定义应该发生什么。在具体实现中，会做出选择:要么导致程序异常终止(如 here 所述)，要么作为空操作指令执行，要么仍然做其他事情(不太可能)。主要信息是程序不应依赖于特定的实现选择，并且永远不要遇到这样的操作码。如果您真的想知道会发生什么，那么应该在特定实现(模拟器)附带的文档中找到该规范。

没有使用 4 的特殊原因。最初的 LCM(1965 年)的设置略有不同，似乎使用了操作码 4。后来介绍了更流行的集合，并且在“计算机硬件和系统软件的体系结构”(Irv Englander)中也有介绍。 LCM 的其他几个实现描述了使用操作码 4 的扩展(如 here)。

一个(意外的？)好处

我发现使用未定义的 4 操作码有一个好处，尽管我认为这个好处是无意的，并且它仅适用于 LMC 实现中止(带有错误消息)时遇到一个 4 操作码:

当程序需要管理数组时，为了实现间接寻址，就不得不使用自修改代码。此类程序可能没有代码来检测数组溢出可用邮箱的数量，在这种情况下，无效的 4 操作码“功能”将极大地帮助调试出错的地方。

以下面的程序为例，它读取可变数量的输入，给定第一个输入，指示后面还有多少输入。它将这些输入存储为一个数组。我不包括这个数组的处理，它可以是任何东西......比如排序:

#input: 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 
         INP
         BRZ zero ; nothing to do
         STA size ; for later reference
loop     SUB one
         BRP continue
         HLT ; placeholder for some processing
continue STA counter
         INP
dynamic  STA array
         LDA dynamic
         ADD one
         STA dynamic
         LDA counter
         BRA loop
zero     DAT 0
one      DAT 1
size     DAT
counter  DAT
array    DAT 

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/gh/trincot/lmc@v0.77/lmc.js"></script>

请注意当您使用默认提供的 91 个输入运行此代码段时会发生什么。特别关注标记为“动态”的行。这是需要 self 修改的行:它是一个 STA 指令，负责将最后一个输入存储在不断增长的数组的下一个槽中。它的操作码是 4xx。但是当这个xx变得太大的时候，那么操作码就从399移动到400，一下子就变成了无效指令。这实际上很好，因为现在程序将立即停止。

如果 4xx 操作码有效，程序会继续执行，但它肯定不会按预期执行，而且更难找出原因。