《我的世界》红石电脑制作原理及使用教程

二、指令表

　　本CPU的指令为32位定长，在内存中对齐存放。内存访问时忽略地址的最低 2bit。

　　CPU中包含32个 32 位通用寄存器，其中R31 为指令计数器，R30 为键盘状态寄存器。当指令运算中引用 R31时，R31 永远指向当前指令的下一条指令地址。当指令执行结果修改 R31时，程序流程即跳转。

1、数据传送指令

　　单寄存器指针内存读取指令：LDRs R1,R2

　　即以寄存器 R1 中的数值为指针访问内存，将内存中的数据传送寄存器 R2 中。两个寄存器编号可以相同。

　　双寄存器指针内存读取指令：LDRd R1,R2,R3

　　即以寄存器 R1、R2 之和为指针访问内存，将内存中的数据传送到寄存器 R3中。三个寄存器编号可以交叉。

　　单寄存器内存写入指令：STRs R1,R2

　　道理同上，以 R1 为指针，将 R2 写入内存。

　　双寄存器指针内存写入指令：STRd R1,R2,R3

　　道理同上，以 R1、R2之和为指针访问内存，将 R3 写入内存。

　　立即数输入指令：LDRi R1, $xx

　　即向寄存器 R1 中输入一个有符号整数立即数。该立即数长度 19 位，符号扩展至32位存入R1.

　　上述指令编码如下：

　　LDRs  STRs  LDRd  STRd

　　0000  0100  1000  1100    =>  AAAA

　　[11][AAAA][00][R1][R2][R3][000000000] 左边 msb，右边 lsb。

　　LDRi R1, $int

　　[11][0010][00][R1][int]

　　例： 

　　LDRs R1, R2                 11 0000 00 00001 00000 00010 000000000

　　STRd R4, R5, R6           11 1100 00 00100 00101 00110 000000000

　　LDRi R16 , $12345       11 0010 00 10000 1001110000001100000 

　　LDRi R7 , $ -19            11 0010 00 00111 1111111111111101101

2、算术运算及逻辑运算指令

　　本机器中ALU 支持 ADD SUB OR NOR AND NAND XOR NXOR 等指令，指令结构相似。

　　ADD R1, R2，R3  即将R1，R2中的数值相加，结果存入R3 中。三个寄存器的编号可以交叉。 SUB R1, R2, R3 即将R2-R1结果存入R3。三个寄存器编号可以交叉。

　　OR、NOR、AND……等其余指令类似不再赘述。

　　本机中移位器支持逻辑左移（BSL）、循环左移（BCL）、逻辑右移（BSR）、循环右移（BCR）以及算术右移（BAR）等指令。

　　BSL R1，R2，R3 即将R1 中的数值逻辑左移R2 位，将结果存入R3。三个寄存器编号可以交叉。R2中的数值忽略高位，仅关注最低 5bit。

　　BCL、BSR、BCR、BAR等指令同理，不再赘述。

　　本机中乘法器和除法器分别完成乘法和除法指令。需注意的是，乘法器与除法器指令涉及4个寄存器，两个源操作数，两个目的操作数。

　　MUL R1，R2，R3，R4 即将R1 R2 中的数值相乘，结果存入R3 R4中。其中R3存放结果低位，R4 存放结果高位。四个寄存器的编号可以交叉，若R3 R4编号相同，则最终寄存器中只存放结果低位。

　　上述指令编码如下：

　　[00][AAAA][F][C][R1][R2][R3][R4][A][000]  (注意：A 字段有前后两组，共5bit)

　　ADD   SUB    OR     NOR   AND   NAND  XOR  NXOR

　　00000 01000 00001 00101 11101 11001 00110 00010 => AAAAA

　　（本组指令可影响标志位）

　　BSL     BSR    BCL    BCR    BAR     MUL    DIV

　　00011 10011 01011 11011 10111  10000  10100     => AAAAA

　　（对本组指令使用标志影响位结果将不可预知）

　　指令中，F和C 各占1个bit。利用这两个指示位可实现if goto指令。

　　F为标志影响位，若为1，则本指令执行结果将影响标志位，若运算结果为0，则标志位为1，反之标志位为0。

　　C为条件执行位，若本为1，则本指令在标志位为1 时才执行，否则将跳过不执行。若本位为 0，则本条指令无条件执行。

3、屏幕控制指令

　　清白屏：WS  011000[其余填零]

　　清黑屏：BS  010100[其余填零]

　　刷新屏：RS  010010[其余填零]

　　WS和 BS用于清屏，区别是WS让全屏变亮，BS 让全屏变暗。由于显示屏利用活塞BUD 暂存画面，有时活塞可能“失去粘性”，此时应使用清白屏指令使其恢复。

　　刷新屏指令将RAM 中显示缓冲区里的数据显示在屏幕上。

　　显示缓冲区为128 字节，每4 字节对应屏幕上一行，高位对应靠左的像素，低位对应靠右的像素。靠高地址端的对应屏幕底下的像素，靠高地址端的对应屏幕上方的像素。

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责任编辑：Shy夏夏