BUPT大作业C语言——冯诺依曼式CPU模拟器

BUPT大作业C语言——冯诺依曼式CPU模拟器

代码

/*
作者：赵雨腾
时间：2020.4.26 

主函数main
 1>取指令，保存到寄存器
 2>分析指令，执行指令
 3>输出代码，数据 
 
代码 code [] 
数据 data [] 
指令 寄存器 ir 	前 16位 
程序 寄存器 ip 	+4 
标志 寄存器 flag   		       （程序计数器 
4个数据 寄存器 ax1 暂时粗存 
4个地址 寄存器 ax5 存放位置，eg：16384->0 
ax[i]  第 i 个寄存器 
*/

#include 
#include

void read(char code[]);//读取指令 
void analyze(char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag);//分析 
void division(int task,int objfront,int objback,int value
		,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag);//task分工 
void output(int *ip,char code[],int data[]);//输出 
int binary(char code[],int start,int n);//二进制转十进制 

void task1  (int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag);//数据传送
void task2  (int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag); //算数 
void task6  (int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag);//逻辑 
void task9  (int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag);//比较 
void task10  (int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag);//跳转
void task11  (int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag);//输入输出 
 
main()
{
	char code[16384+10];	
	int data[32768+10]={0},ax[9]={0}; 	
	int ip=0,flag=0,ir=0;
	
	read(code);	//读取指令 
	analyze(code,data,ax,&ip,&ir,&flag); //分析 
	output(&ip,code,data);
}
//读取指令 
/*
参数	代码 code[]
功能	从文件中读取  二进制 指令
返回值	NULL 
*/ 
void read(char code[])
{
	int i=0;
	FILE *fPtr=fopen("dict.txt","r") ;
	if(fPtr==NULL){
		printf("error\n"); 
	}
	else{
		for(i=0;!feof(fPtr);i++)
		{
			code[i]=getc(fPtr);
		}
	}
	code[i]=NULL;
	puts(code);
	printf("code[i]中的i	%d\n",i);	
} 
//分析 
//指令 寄存器 ir 	前 16位 
//程序 寄存器 ip 	+4 
/*
参数	代码——数据——ax寄存器——
		code[]  data[]   ax[]
		指令指针or程序计数器—— 指令寄存—— 标志寄存
		*ip							*ir			*flag
功能	分析 各个元素（操作task 对象objfront & objback 立即数）  根据task 分工
返回值	NULL 
*/ 
void analyze(char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag)
{
	int i,start,cnt;
	int task=1,objfront,objback,value;
	while(task!=0){
		start=(*ip)/4*33;				//start 开始翻译的位置 
		task=binary(code,start,8); 		//操作码 
		start=(*ip)/4*33+8;				
		objfront=binary(code,start,4); 	//前对象 
		start=(*ip)/4*33+8+4;			
		objback=binary(code,start,4); 	//后对象 
		start=(*ip)/4*33+16;
		value=binary(code,start,16);	//立即数 
		
		*ip=(*ip)+4; //标志寄存器 更新 		
		*ir=task*256 + objfront*16 + objback ;  //指令寄存器  16 bit
		 
		division(task,objfront,objback,value,code,data,ax,ip,ir,flag);//分工 
		
		//updata更新 
		printf("ip = %d\nflag = %d\nir = %d\n",*ip,*flag,*ir);
		for(i=1;i<=4;i++){
			printf("ax%d = %d ",i,ax[i]);
		}
		printf("\n");
		for(i=5;i<=8;i++){
			printf("ax%d = %d ",i,ax[i]);
		}
		printf("\n");		

	}
}
//代码，数据，输出 
/*
参数	 指令指针—— 代码——数据
		 *ip 		 code[]  data[] 
功能	输出8*16代码，16*16数据 （以十进制）
返回值 	NULL 
*/ 
void output(int *ip,char code[],int data[])
{
	int cnt,task,start,i;
	task=1;
	cnt=0;
	*ip=0;
	//代码段  
	printf("\ncodeSegment :\n");
	while(task!=0){
		start=(*ip)/4*33;		
		task=binary(code,start,32); 	
		printf("%d ",task);
		*ip=(*ip)+4;		
		cnt++;
		if(cnt%8==0)
			printf("\n");
	}
	for(i=16*8-cnt;i>0;i--){
		printf("0 ");
		cnt++;
		if(cnt%8==0)
			printf("\n");
	} 
	//数据段 
	printf("\ndataSegment :\n");
	cnt=0;
	for(i=0;i<= 16*16-1;i++){
		printf("%d ",data[i]);
		cnt++;
		if(cnt%16==0)
			printf("\n");
	}
}
//二进制  转  十进制 
/*
参数	代码——开始 位置——转换 n 位数 
		code[]   start		  n 
功能	将 n 位 二进制数 转化为 十进制
返回值	十进制数 
*/ 
int binary(char code[],int start,int n)
{
	int sum,i;
	for(i=start,sum=0;i<start+n;i++){
		sum=(sum)*2+(code[i]-'0');
	}
//	printf("%d\n",sum);
	//立即数需要判断，是否为负数 
	if(n==16){
		if(sum<=32767)
			return sum;
		else
			return sum-65536;		
	}
	else
		return sum;
}
//分工
/*
参数	任务——前操作对象——后操作对象——立即数
		task 	objfront	  objback		value
		代码——数据——寄存器
		code[]  data[]   ax[]
		指令指针or程序计数器-- 指令寄存-- 标志寄存
		*ip							*ir			*flag
功能	根据task 进行 相应的操作
返回值	NULL		 
*/
void division(int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag)
{
	switch(task){
		case 1://数据传送 
			task1(task,objfront,objback,value,code,data,ax,ip,ir,flag);
			break;
		case 2:case 3:case 4:case 5://算术运算 
			task2(task,objfront,objback,value,code,data,ax,ip,ir,flag);
			break;
		case 6:case 7:case 8://逻辑运算 
			task6(task,objfront,objback,value,code,data,ax,ip,ir,flag);
			break;
		case 9://比较 
			task9(task,objfront,objback,value,code,data,ax,ip,ir,flag);
			break;
		case 10://跳转 
			task10(task,objfront,objback,value,code,data,ax,ip,ir,flag);
			break;
		case 11:case 12://输入输出 
			task11(task,objfront,objback,value,code,data,ax,ip,ir,flag);
			break;
		default:
			break;																					
	} 
}

/* 
数据传送
参数——同division函数的参数 
*/
void task1(int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag)
{
	//立即数  的传递 
	if(objback==0){
			ax[objfront]= value;
	}
	//寄存器 之间的传递
	else{
		if(objfront<=4)
			ax[objfront]= data[ ax[objback]- 16384 ];
		else//objfront >= 5
			data[ ax[objfront]- 16384 ] = ax[objback] ;
	} 
}
/*
算数运算指令
参数——同division函数的参数 
*/
void task2(int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag)
{
	//立即数 value  的传递
	if(objback==0){
			switch(task){
				case 2:ax[objfront] += value;break;
				case 3:ax[objfront] -= value;break;
				case 4:ax[objfront] *= value;break;
				case 5:ax[objfront] /= value;break;
			}
	}
	//寄存器 之间的传递 
	else{
			switch(task){
				case 2:ax[objfront] += data[ ax[objback]- 16384 ];break;
				case 3:ax[objfront] -= data[ ax[objback]- 16384 ];break;
				case 4:ax[objfront] *= data[ ax[objback]- 16384 ];break;
				case 5:ax[objfront] /= data[ ax[objback]- 16384 ];break;
			}				
	} 
}
/*
逻辑运算指令
参数——同division函数的参数 
*/
void task6(int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag)
{
	//立即数  的传递 
	if(objback==0){
			switch(task){
				case 6:
					if(ax[objfront] && value)	
						ax[objfront] = 1;	
					else						
						ax[objfront] = 0;
					break;
				case 7:
					if(ax[objfront] || value)	
						ax[objfront] = 1;
					else 						
						ax[objfront] = 0;
					break;					
				case 8:
					ax[objfront] = ! ax[objfront] ;
					break;
			}
	}
	//寄存器 之间的传递
	else{
			switch(task){
				case 6:
					if(ax[objfront] && data[ ax[objback]- 16384  ]  )	
						ax[objfront] = 1;	
					else					
						ax[objfront] = 0;
					break;
				case 7:
					if(ax[objfront] || data[ ax[objback]- 16384  ]  )	
						ax[objfront] = 1;
					else 						
						ax[objfront] = 0;
					break;					
				case 8:
					data[ ax[objback]- 16384 ] = ! data[ ax[objback]- 16384 ];
					break;
			}
	} 
}
/* 
比较指令
参数——同division函数的参数 
*/
void task9(int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag)
{
	//立即数  的传递 
	if(objback==0){
			if( ax[objfront] > value)
			  	*flag=1;
			if( ax[objfront] == value)
			  	*flag=0;
			if( ax[objfront] < value)
			  	*flag=-1;				  			
	}
	//寄存器 之间的传递
	else{
			if( ax[objfront] > data[ ax[objback]- 16384 ]  )
			  	*flag=1;
			if( ax[objfront] == data[ ax[objback]- 16384 ]  )
			  	*flag=0;
			if( ax[objfront] < data[ ax[objback]- 16384 ]  )
			  	*flag=-1;	
	} 
	
}
/* 
跳转指令
参数——同division函数的参数 
*/
void task10(int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag)
{
	if(objback == 0){
			*ip += value-4;
	}
	if(objback == 1){
		if(*flag == 0)	
			*ip += value-4;
	}
	if(objback == 2){
		if(*flag == 1)	
			*ip += value-4;
	}
	if(objback == 3){
		if(*flag == -1)
			*ip += value-4;
	}
}
/* 
输入输出
参数——同division函数的参数 
*/
void task11(int task,int objfront,int objback,int value
,char code[],int data[],int ax[],int *ip,int *ir,int *flag)
{
	switch(task){
		case 11:
			printf("in:\n");
			scanf("%d", &ax[objfront] );
			break;
		case 12:
			printf("out:\n");
			printf("%d\n", ax[objfront] );
	} 
}