寒假学习笔记1.14

一、 基本概念与模型设计

1. 核心概念映射
   寄存器模拟：用Python字典模拟CPU内部寄存器，如AX、BX等，作为临时数据存储单元。

内存模拟：用Python列表模拟RAM，每个索引代表一个内存地址，可存储数据。

指令集：定义可执行的操作命令，每个命令对应一个Python函数。

2. 虚拟机初始化

硬件资源抽象

REGISTERS = {'AX': 0, 'BX': 0, 'CX': 0, 'DX': 0} # 通用寄存器
MEMORY = [0] * 16 # 16个内存单元，地址0-15
PC = 0 # 程序计数器，指向当前执行指令
二、 基础指令实现

1. 数据移动指令（MOV）
   功能：在寄存器、内存、立即数之间传输数据

寻址模式：

立即数寻址：MOV AX, 5

寄存器寻址：MOV AX, BX

内存直接寻址：MOV AX, [2]

寄存器间接寻址：MOV [0], AX

2. 算术运算指令（ADD）
   功能：将源操作数加到目标寄存器

操作限制：目标必须是寄存器，源可以是寄存器或立即数

示例：ADD AX, BX 实现 AX = AX + BX

3. 程序结构

指令序列示例：计算(5+3)*2

指令集 = [
'MOV AX, 5', # 加载立即数5到AX
'MOV BX, 3', # 加载立即数3到BX
'ADD AX, BX', # AX = 8
'MOV CX, 2', # 加载乘数
'MUL AX, CX', # AX = 16（假设已实现乘法）
'MOV [0], AX' # 结果存储到内存0地址
]
三、 控制流指令引入

1. 标签与跳转
   标签定义：为代码位置命名，如START:

无条件跳转：JMP LABEL 直接跳转到标签处

实现机制：通过维护标签到指令索引的映射

2. 条件跳转指令
   比较指令：CMP A, B 比较两个操作数，设置标志位

条件跳转：

JE LABEL # 相等时跳转

JNE LABEL # 不相等时跳转

JG LABEL # 大于时跳转

3. 循环结构实现

用汇编思维实现循环：计算1+2+...+5

指令集 = [
'MOV AX, 0', # 累加器清零
'MOV CX, 1', # 计数器从1开始
'LOOP_START:',
'CMP CX, 6', # 比较CX和6
'JE END', # 如果CX=6则跳转到END
'ADD AX, CX', # 累加
'ADD CX, 1', # 计数器加1
'JMP LOOP_START',# 继续循环
'END:',
'MOV [0], AX' # 存储结果
]