模拟器和汇编程序(Simulator and Assembler)
本题目在美国CMU 大学的C 语言作业《Simulator and Assembler 》基础上进行了修改和完善，将简单计算机的指令由16条扩充到32条，另外设计了两条伪指令，同时增加了四个专用寄存器：CS 、DS 、SS 和ES 。为了避免重复，本文只重点介绍了扩充部分的内容，因此，对任务要求的完整理解需要参阅原题及编程思路（《C 语言实验与课程设计》附录8，p245，和第四章4.4节，p157）。
1 简单计算机的结构模型
模拟器所模拟的简单计算机其结构模型可以用图1来表示，整体结构分为三块：处理器（Processor ）、存储器（Memory ）和端口（Port ）。
图1 简单计算机的结构模型
1) 处理器
处理器中包括一个算术与逻辑单元（Arithmetic and Logic Unit，ALU ）和一系列寄存器（Registers ）。寄存器包括一组通用寄存器（general purpose registers ）和七个专用寄存器：代码段寄存器（Code Segment，CS ）、数据段寄存器（Data Segment，DS ）、堆栈段寄存器（Stock Segment ，SS ）、附加段寄存器（Extra Segment，ES ）、程序计数器（program counter，PC ）、指令寄存器（instruction register，IR ）和程序状态字（Program Status Word，PSW ）。
算术与逻辑单元是处理器的核心部分，用于执行大部分指令。在此计算机中，算术与逻辑单元实际模拟了32条指令的执行。
寄存器是在处理器中构建的一种特殊存储器，读写速度高但数量有限。寄存器主要用于存放算术与逻辑单元执行指令所需要的数据和运算结果。处理器所处理的数据大多数取自于
寄存器，而不是内存；因此，内存中的数据首先要加载（load ）到寄存器，接下来处理器从寄存器取数据进行运算，然后将运算结果放回寄存器，最后，再存储到内存中。
通用寄存器有8个，分别记为A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 和Z 。其中寄存器Z 用作零寄存器，所存放的值保持为0，用来“清洗”其他寄存器（即将其他寄存器中的值置为0）。寄存器A~G可存放任何数据，其中寄存器G 还用于间接寻址，在后面描述指令功能时会进一步介绍。在一条指令在执行时，对同一个寄存器既可以读数据又可以写数据。这8个通用寄存器的编号见表1。
表1 通用寄存器编号表
数据段、堆栈段和附加段，用CS 、DS 、SS 和ES 来表示。代码段存放程序执行指令，数据段存放程序运行所需要的数据，堆栈段存放程序运行期间产生的中间数据，包括子程序调用时所传递的参数和子程序所返回的结果，附加段用于在调用子程序时存放寄存器中的数据。SS 和ES 被设计成栈式存储结构。
目标程序在执行之前必须先载入到内存。程序计数器专门用来存放内存中将要执行的指令地址。由于每条指令占4字节，因此一般情况下每经过一个指令周期，程序计数器中的地址自动向前移动4字节，而转移指令可以修改程序计数器中的地址值，从而改变指令的执行次序。
处理器的每个指令周期包括三步：取指、译码和执行。指令寄存器专门用来存放从程序计数器所指示的内存单元取到的指令内容，以供下一步对其译码。
程序状态字专门存放目标程序执行的状态。该简单计算机用两个标志来表示程序执行时两个方面的状态：溢出标志（overflow flag ）用来表示算术运算（ADD 和SUB 等）时的溢出状态，1表示发生溢出，0表示未溢出；比较标志（compare flag）用来表示逻辑运算（EQU 、LT 、LTE 和NOTC ）的结果，1表示逻辑为真，0表示逻辑为假。程序状态字中的前两个bit 分别用来表示这两个标志。
程序计数器、指令寄存器和程序状态字作为三个专用寄存器，不能用来存放其他数据，否则不能保证目标代码正确执行。
另外，简单计算机的机器字长为2个字节。所以，通用寄存器、立即数和程序状态字用一个机器字（2字节）来表示，程序计数器和指令寄存器用两个机器字（4字节）来表示。
2) 存储器
系统的内存单元按字节进行编址。换句话说，内存中每个字节的存储单元都有一个区分于其他字节的地址编号。此简单计算机的内存空间为224个字节，地址编号从0到224-1。
3) 端口
处理器在进行输入输出时通过端口来访问外围设备。Port #0表示终端输入设备控制台，Port #15表示终端输出设备控制台。端口号用一个机器字长（2字节）来表示。
2 指令集
简单计算机的指令集见表2，共32条指令和两条伪指令。32条指令按功能划分为七种：控制指令(6条) 、堆栈操作指令(2条) 、数据存取指令(6条) 、I/O操作指令(2条) 、算术运算指令(6条) 、位运算指令(6条) 和逻辑运算指令(4条) 。32条指令按结构分为8类，因此书写格式有8类。指令长度固定为32位（bit ），即4字节（Byte ）。每条指令的前5位是指令对应的操作码，每个操作码用一个助记符来表示。伪指令用来定义数据，不生成机器码。
表2 简单计算机指令集
3 指令格式
指令操作码为5bit ，用一个助记符来表示，其余27bit 分别用来表示寄存器的编号(reg0、reg1、reg2) 、立即数(immediate)、数据在内存中的地址(address)、外围设备的端口号(port)等, 为了补齐27bit 还用到了填充位(padding)。指令后27bit 的解析按指令结构类型分为以下八种。
(1) op(5b) + padding(27)
此类指令有4个：HLT 、RET 、NOP 、NOTC 。以NOTC 为例，此类指令的书写形式为：
NOTC 此指令的机器码为：
(2) op(5b) + padding(3b) + address (24b)
此类指令有4个：JMP 、CJMP 、OJMP 、CALL 。此类指令的书写时，后面的地址用一个标号label 来
表示，该标号必须在源码中定义，进行汇编时转换为地址码。以JMP 为例，书写形式为：
JMP loop 此指令的机器码为：
(3) op(5b) + reg0(3b) + padding(24b)
此类指令有2个：PUSH 、POP 。以PUSH 为例，此类指令的书写形式为：
PUSH G 此指令的机器码为：
(4) op(5b) + reg0(3b) + address (24b)
此类指令有4个：LOADB 、LOADW 、STOREB 、STOREW 。此类指令在书写时，后面的地址用一个符号
来表示，汇编时转换为地址码。以LOADB 为例，此类指令的书写形式为：
LOADB B cnt 此指令的机器码为：
(5) op(5b) + reg0(3b) + padding(8b) + immediate (16b)
此类指令有3个：LOADI 、ADDI 、SUBI 。以LOADI 为例，此类指令的书写形式为：
LOADI A 8 此指令的机器码为：
(6) op(5b) + reg0(3b) + padding(16b) + port(8b)
此类指令有2个：IN 、OUT 。以IN 为例，此类指令的书写形式为：
IN D 0 此指令的机器码为：
(7) op(5b) + reg0(3b) + reg 1(4b) + reg 2(4b) + padding(16b)
此类指令有9个：ADD 、SUB 、MUL 、DIV 、AND 、OR 、NOR 、SAL 、SAR 。以ADD 为例，此类指令的书
写形式为：
ADD A B C 此指令的机器码为：
(8) op(5b) + reg0(3b) + reg 1(4b) + padding(20b)
此类指令有4个：NOTB 、EQU 、LT 、LTE 。以NOTB 为例，此类指令的书写形式为：
NOTB B B 此指令的机器码为：
此外，伪指令BYTE 和WORD 因为不生成机器码，所以没有对应的机器码格式。以BYTE 为例，这两条指令的书写格式为：
BYTE num
BYTE num = 0 BYTE num[10]
BYTE num[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} BYTE num[10] = "This is a string"
4 指令功能
(1) 停机指令：HLT 功能：终止程序运行。
(2) 无条件转移指令：JMP label
功能：将控制转移至标号label 处，执行标号label 后的指令。 (3) 比较运算转移指令：CJMP label
功能：如果程序状态字中比较标志位c 的值为1(即关系运算的结果为真) ，则将控制转移至标号label 处，执行标号label 后的指令；否则，顺序往下执行。
(4) 溢出转移指令：OJMP
功能：如果程序状态字中比较标志位o 的值为1(即算术运算的结果发生溢出) ，则将控制转移至标号label 处，执行标号label 后的指令；否则，顺序往下执行。
(5) 调用子程序指令：CALL label
功能：将通用寄存器A~G、程序状态字PSW 、程序计数器PC 中的值保存到ES ，然后调用以标号label 开始的子程序，将控制转移至标号label 处，执行标号label 后的指令。
(6) 子程序返回指令：RET
功能：将ES 中保存的通用寄存器A~Z、程序状态字PSW 和程序字数器PC 的值恢复，控制转移到子程序被调用的地方，执行调用指令的下一条指令。
(7) 入栈指令：PUSH reg0
功能：将通用寄存器reg0的值压入堆栈SS ，reg0可以是A~G和Z 八个通用寄存器之一。
(8) 出栈指令：POP reg0
功能：从堆栈SS 中将数据出栈到寄存器reg0，reg0可以是A~G七个通用寄存器之一，但不能是通用寄存器Z 。
(9) 取字节数据指令：LOADB reg0 symbol
功能：从字节数据或字节数据块symbol 中取一个字节的数据存入寄存器reg0，所取的字节数据在数据块symbol 中的位置由寄存器G 的值决定。用C 的语法可将此指令的功能描述为：
reg0 = symbol[G]
例如，假设用伪指令定义了以下字节数据块num ： BYTE num[10] = {5,3,2,8,6,9,1,7,4,0}
如果要将字节数据块num 中第5个单元的值(即下标为4的元素) 取到寄存器C ，指令如下：
LOADI G 4 LOADB C num
后面的指令LOADW 、STOREB 和STOREW 在操作上与此指令类似。 (10) 取双字节数据指令：LOADW reg0 symbol
功能：从双字节数据或双字节数据块symbol 中取一个双字节的数据存入寄存器reg0，所取的双字节数据在数据块symbol 中的位置由寄存器G 的值决定。
(11) 存字节数据指令：STOREB reg0 symbol
功能：将寄存器reg0的值存入字节数据或字节数据块symbol 中的某个单元，存入单元的位置由寄存器G 的值决定。用C 的语法可将此指令的功能描述为：
symbol[G] = reg0
(12) 存双字节数据指令：STOREW reg0 symbol
功能：将寄存器reg0的值存入双字节数据或双字节数据块symbol 中的某个单元，存入单元的位置由寄存器G 的值决定。
(13) 取立即数指令：LOADI reg0 immediate
功能：将指令中的立即数immediate 存入寄存器reg0。立即数被当作16位有符号数，超出16位的高位部分被截掉。例如：
LOADI B 65535 寄存器B 的值为-1。
LOADI B 65537 寄存器B 的值为1。 (14) 空操作指令：NOP
功能：不执行任何操作，但耗用一个指令执行周期。 (15) 控制台输入指令：IN reg0 0
功能：从输入端口(即键盘输入缓冲区) 取一个字符数据，存入寄存器reg0。 (16) 控制台输出指令：OUT reg0 15
功能：将寄存器reg0的低字节作为字符数据输出到输出端口(即显示器) 。 (17) 加运算指令：ADD reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值加上reg2的值，结果存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(18) 加立即数指令：ADDI reg0 immediate
功能：将寄存器reg0的值加上立即数immediate ，结果仍存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(19) 减运算指令：SUB reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值减去reg2的值，结果存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(20) 减立即数指令：SUBI reg0 immediate
功能：将寄存器reg0的值减去立即数immediate ，结果仍存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(21) 乘运算指令：MUL reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值乘以reg2的值，结果存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(22) 除运算指令：DIV reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值除以reg2的值，结果存入寄存器reg0，这里进行的是整数除运算。如果寄存器reg2的值为零，将发生除零错。
(23) 按位与运算指令：AND reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值与reg2的值进行按位与运算，结果存入寄存器reg0。 (24) 按位或运算指令：OR reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值与reg2的值进行按位或运算，结果存入寄存器reg0。 (25) 按位异或运算指令：NOR reg0 reg1 reg2 功能：将寄存器reg1的值与reg2的值进行按位异或(按位加) 运算，结果存入寄存器reg0。 (26) 按位取反运算指令：NOTB reg0 reg1
功能：将寄存器reg1的值按位取反后，结果存入寄存器reg0。
(27) 算术左移运算指令：SAL reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值算术左移reg2位，结果存入寄存器reg0。在进行算术左移时，低位空位用0填充。
(28) 算术右移运算指令：SAR reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值算术右移reg2位，结果存入寄存器reg0。在进行算术右移时，高位空位用符号位填充。
(29) 相等关系运算指令：EQU reg0 reg1
功能：将两个寄存器reg0和reg1的值进行相等比较关系运算：reg0 == reg1，关系运算的结果为逻辑真或逻辑假，存入程序状态字中的比较标志位c 。
(30) 小于关系运算指令：LT reg0 reg1
功能：将两个寄存器reg0和reg1的值进行小于关系运算：reg0
(31) 小于等于关系运算指令：LTE reg0 reg1
功能：将两个寄存器reg0和reg1的值进行小于等于关系运算：reg0
的结果为逻辑真或逻辑假，存入程序状态字中的比较标志位c 。
(32) 比较标志位取反指令：NOTC
功能：将程序状态字中的比较标志位c 求反，即将逻辑真变为逻辑假，将逻辑假变为逻辑真。
(33) 字节数据定义伪指令：BYTE symbol [n] = {...} 蓝色字体部分为可选项 或：BYTE symbol [n] = "..." 蓝色字体部分为可选项 功能：定义长度为1字节的字节型数据或数据块，字节型数据块类似于C 的字符数组。 (34) 字数据定义伪指令：WORD symbol [n] = {...} 蓝色字体部分为可选项 功能：定义长度为2字节的双字节型数据或数据块，双字节型数据块类似于C 的整型数组(16位系统) 。
此外，指令前可以加标号，标号构成规则是标志符后加西文半角冒号“:”，标号必须具有唯一性，不能重复定义。
5 任务要求
(1) 用C 语言编制汇编程序，将此简单计算机的汇编源程序翻译成目标代码，即机器码。为了测试所编制汇编程序的正确性，需用以上介绍的指令集编写两个汇编源程序，汇编源程序的功能要求为：
① 求1+2+3+„+n，输出运算结果,n
④ 求“I design a program. It is ”和” Simulator and Assembler”连接成为新串并输出运算结果。
从①、②中选做一题，从③、④中再选做一题，共两题。
(2)用C 语言编制一个模拟器，能够模拟此简单计算机执行汇编程序生成的目标代码，得到运行结果。
模拟器和汇编程序(Simulator and Assembler)
本题目在美国CMU 大学的C 语言作业《Simulator and Assembler 》基础上进行了修改和完善，将简单计算机的指令由16条扩充到32条，另外设计了两条伪指令，同时增加了四个专用寄存器：CS 、DS 、SS 和ES 。为了避免重复，本文只重点介绍了扩充部分的内容，因此，对任务要求的完整理解需要参阅原题及编程思路（《C 语言实验与课程设计》附录8，p245，和第四章4.4节，p157）。
1 简单计算机的结构模型
模拟器所模拟的简单计算机其结构模型可以用图1来表示，整体结构分为三块：处理器（Processor ）、存储器（Memory ）和端口（Port ）。
图1 简单计算机的结构模型
1) 处理器
处理器中包括一个算术与逻辑单元（Arithmetic and Logic Unit，ALU ）和一系列寄存器（Registers ）。寄存器包括一组通用寄存器（general purpose registers ）和七个专用寄存器：代码段寄存器（Code Segment，CS ）、数据段寄存器（Data Segment，DS ）、堆栈段寄存器（Stock Segment ，SS ）、附加段寄存器（Extra Segment，ES ）、程序计数器（program counter，PC ）、指令寄存器（instruction register，IR ）和程序状态字（Program Status Word，PSW ）。
算术与逻辑单元是处理器的核心部分，用于执行大部分指令。在此计算机中，算术与逻辑单元实际模拟了32条指令的执行。
寄存器是在处理器中构建的一种特殊存储器，读写速度高但数量有限。寄存器主要用于存放算术与逻辑单元执行指令所需要的数据和运算结果。处理器所处理的数据大多数取自于
寄存器，而不是内存；因此，内存中的数据首先要加载（load ）到寄存器，接下来处理器从寄存器取数据进行运算，然后将运算结果放回寄存器，最后，再存储到内存中。
通用寄存器有8个，分别记为A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 和Z 。其中寄存器Z 用作零寄存器，所存放的值保持为0，用来“清洗”其他寄存器（即将其他寄存器中的值置为0）。寄存器A~G可存放任何数据，其中寄存器G 还用于间接寻址，在后面描述指令功能时会进一步介绍。在一条指令在执行时，对同一个寄存器既可以读数据又可以写数据。这8个通用寄存器的编号见表1。
表1 通用寄存器编号表
数据段、堆栈段和附加段，用CS 、DS 、SS 和ES 来表示。代码段存放程序执行指令，数据段存放程序运行所需要的数据，堆栈段存放程序运行期间产生的中间数据，包括子程序调用时所传递的参数和子程序所返回的结果，附加段用于在调用子程序时存放寄存器中的数据。SS 和ES 被设计成栈式存储结构。
目标程序在执行之前必须先载入到内存。程序计数器专门用来存放内存中将要执行的指令地址。由于每条指令占4字节，因此一般情况下每经过一个指令周期，程序计数器中的地址自动向前移动4字节，而转移指令可以修改程序计数器中的地址值，从而改变指令的执行次序。
处理器的每个指令周期包括三步：取指、译码和执行。指令寄存器专门用来存放从程序计数器所指示的内存单元取到的指令内容，以供下一步对其译码。
程序状态字专门存放目标程序执行的状态。该简单计算机用两个标志来表示程序执行时两个方面的状态：溢出标志（overflow flag ）用来表示算术运算（ADD 和SUB 等）时的溢出状态，1表示发生溢出，0表示未溢出；比较标志（compare flag）用来表示逻辑运算（EQU 、LT 、LTE 和NOTC ）的结果，1表示逻辑为真，0表示逻辑为假。程序状态字中的前两个bit 分别用来表示这两个标志。
程序计数器、指令寄存器和程序状态字作为三个专用寄存器，不能用来存放其他数据，否则不能保证目标代码正确执行。
另外，简单计算机的机器字长为2个字节。所以，通用寄存器、立即数和程序状态字用一个机器字（2字节）来表示，程序计数器和指令寄存器用两个机器字（4字节）来表示。
2) 存储器
系统的内存单元按字节进行编址。换句话说，内存中每个字节的存储单元都有一个区分于其他字节的地址编号。此简单计算机的内存空间为224个字节，地址编号从0到224-1。
3) 端口
处理器在进行输入输出时通过端口来访问外围设备。Port #0表示终端输入设备控制台，Port #15表示终端输出设备控制台。端口号用一个机器字长（2字节）来表示。
2 指令集
简单计算机的指令集见表2，共32条指令和两条伪指令。32条指令按功能划分为七种：控制指令(6条) 、堆栈操作指令(2条) 、数据存取指令(6条) 、I/O操作指令(2条) 、算术运算指令(6条) 、位运算指令(6条) 和逻辑运算指令(4条) 。32条指令按结构分为8类，因此书写格式有8类。指令长度固定为32位（bit ），即4字节（Byte ）。每条指令的前5位是指令对应的操作码，每个操作码用一个助记符来表示。伪指令用来定义数据，不生成机器码。
表2 简单计算机指令集
3 指令格式
指令操作码为5bit ，用一个助记符来表示，其余27bit 分别用来表示寄存器的编号(reg0、reg1、reg2) 、立即数(immediate)、数据在内存中的地址(address)、外围设备的端口号(port)等, 为了补齐27bit 还用到了填充位(padding)。指令后27bit 的解析按指令结构类型分为以下八种。
(1) op(5b) + padding(27)
此类指令有4个：HLT 、RET 、NOP 、NOTC 。以NOTC 为例，此类指令的书写形式为：
NOTC 此指令的机器码为：
(2) op(5b) + padding(3b) + address (24b)
此类指令有4个：JMP 、CJMP 、OJMP 、CALL 。此类指令的书写时，后面的地址用一个标号label 来
表示，该标号必须在源码中定义，进行汇编时转换为地址码。以JMP 为例，书写形式为：
JMP loop 此指令的机器码为：
(3) op(5b) + reg0(3b) + padding(24b)
此类指令有2个：PUSH 、POP 。以PUSH 为例，此类指令的书写形式为：
PUSH G 此指令的机器码为：
(4) op(5b) + reg0(3b) + address (24b)
此类指令有4个：LOADB 、LOADW 、STOREB 、STOREW 。此类指令在书写时，后面的地址用一个符号
来表示，汇编时转换为地址码。以LOADB 为例，此类指令的书写形式为：
LOADB B cnt 此指令的机器码为：
(5) op(5b) + reg0(3b) + padding(8b) + immediate (16b)
此类指令有3个：LOADI 、ADDI 、SUBI 。以LOADI 为例，此类指令的书写形式为：
LOADI A 8 此指令的机器码为：
(6) op(5b) + reg0(3b) + padding(16b) + port(8b)
此类指令有2个：IN 、OUT 。以IN 为例，此类指令的书写形式为：
IN D 0 此指令的机器码为：
(7) op(5b) + reg0(3b) + reg 1(4b) + reg 2(4b) + padding(16b)
此类指令有9个：ADD 、SUB 、MUL 、DIV 、AND 、OR 、NOR 、SAL 、SAR 。以ADD 为例，此类指令的书
写形式为：
ADD A B C 此指令的机器码为：
(8) op(5b) + reg0(3b) + reg 1(4b) + padding(20b)
此类指令有4个：NOTB 、EQU 、LT 、LTE 。以NOTB 为例，此类指令的书写形式为：
NOTB B B 此指令的机器码为：
此外，伪指令BYTE 和WORD 因为不生成机器码，所以没有对应的机器码格式。以BYTE 为例，这两条指令的书写格式为：
BYTE num
BYTE num = 0 BYTE num[10]
BYTE num[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} BYTE num[10] = "This is a string"
4 指令功能
(1) 停机指令：HLT 功能：终止程序运行。
(2) 无条件转移指令：JMP label
功能：将控制转移至标号label 处，执行标号label 后的指令。 (3) 比较运算转移指令：CJMP label
功能：如果程序状态字中比较标志位c 的值为1(即关系运算的结果为真) ，则将控制转移至标号label 处，执行标号label 后的指令；否则，顺序往下执行。
(4) 溢出转移指令：OJMP
功能：如果程序状态字中比较标志位o 的值为1(即算术运算的结果发生溢出) ，则将控制转移至标号label 处，执行标号label 后的指令；否则，顺序往下执行。
(5) 调用子程序指令：CALL label
功能：将通用寄存器A~G、程序状态字PSW 、程序计数器PC 中的值保存到ES ，然后调用以标号label 开始的子程序，将控制转移至标号label 处，执行标号label 后的指令。
(6) 子程序返回指令：RET
功能：将ES 中保存的通用寄存器A~Z、程序状态字PSW 和程序字数器PC 的值恢复，控制转移到子程序被调用的地方，执行调用指令的下一条指令。
(7) 入栈指令：PUSH reg0
功能：将通用寄存器reg0的值压入堆栈SS ，reg0可以是A~G和Z 八个通用寄存器之一。
(8) 出栈指令：POP reg0
功能：从堆栈SS 中将数据出栈到寄存器reg0，reg0可以是A~G七个通用寄存器之一，但不能是通用寄存器Z 。
(9) 取字节数据指令：LOADB reg0 symbol
功能：从字节数据或字节数据块symbol 中取一个字节的数据存入寄存器reg0，所取的字节数据在数据块symbol 中的位置由寄存器G 的值决定。用C 的语法可将此指令的功能描述为：
reg0 = symbol[G]
例如，假设用伪指令定义了以下字节数据块num ： BYTE num[10] = {5,3,2,8,6,9,1,7,4,0}
如果要将字节数据块num 中第5个单元的值(即下标为4的元素) 取到寄存器C ，指令如下：
LOADI G 4 LOADB C num
后面的指令LOADW 、STOREB 和STOREW 在操作上与此指令类似。 (10) 取双字节数据指令：LOADW reg0 symbol
功能：从双字节数据或双字节数据块symbol 中取一个双字节的数据存入寄存器reg0，所取的双字节数据在数据块symbol 中的位置由寄存器G 的值决定。
(11) 存字节数据指令：STOREB reg0 symbol
功能：将寄存器reg0的值存入字节数据或字节数据块symbol 中的某个单元，存入单元的位置由寄存器G 的值决定。用C 的语法可将此指令的功能描述为：
symbol[G] = reg0
(12) 存双字节数据指令：STOREW reg0 symbol
功能：将寄存器reg0的值存入双字节数据或双字节数据块symbol 中的某个单元，存入单元的位置由寄存器G 的值决定。
(13) 取立即数指令：LOADI reg0 immediate
功能：将指令中的立即数immediate 存入寄存器reg0。立即数被当作16位有符号数，超出16位的高位部分被截掉。例如：
LOADI B 65535 寄存器B 的值为-1。
LOADI B 65537 寄存器B 的值为1。 (14) 空操作指令：NOP
功能：不执行任何操作，但耗用一个指令执行周期。 (15) 控制台输入指令：IN reg0 0
功能：从输入端口(即键盘输入缓冲区) 取一个字符数据，存入寄存器reg0。 (16) 控制台输出指令：OUT reg0 15
功能：将寄存器reg0的低字节作为字符数据输出到输出端口(即显示器) 。 (17) 加运算指令：ADD reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值加上reg2的值，结果存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(18) 加立即数指令：ADDI reg0 immediate
功能：将寄存器reg0的值加上立即数immediate ，结果仍存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(19) 减运算指令：SUB reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值减去reg2的值，结果存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(20) 减立即数指令：SUBI reg0 immediate
功能：将寄存器reg0的值减去立即数immediate ，结果仍存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(21) 乘运算指令：MUL reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值乘以reg2的值，结果存入寄存器reg0。如果结果超过16位有符号数的表示范围，将发生溢出，使程序状态字的溢出标志位o 置为1；如果未发生溢出，则使程序状态字的溢出标志位o 置为0。
(22) 除运算指令：DIV reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值除以reg2的值，结果存入寄存器reg0，这里进行的是整数除运算。如果寄存器reg2的值为零，将发生除零错。
(23) 按位与运算指令：AND reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值与reg2的值进行按位与运算，结果存入寄存器reg0。 (24) 按位或运算指令：OR reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值与reg2的值进行按位或运算，结果存入寄存器reg0。 (25) 按位异或运算指令：NOR reg0 reg1 reg2 功能：将寄存器reg1的值与reg2的值进行按位异或(按位加) 运算，结果存入寄存器reg0。 (26) 按位取反运算指令：NOTB reg0 reg1
功能：将寄存器reg1的值按位取反后，结果存入寄存器reg0。
(27) 算术左移运算指令：SAL reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值算术左移reg2位，结果存入寄存器reg0。在进行算术左移时，低位空位用0填充。
(28) 算术右移运算指令：SAR reg0 reg1 reg2
功能：将寄存器reg1的值算术右移reg2位，结果存入寄存器reg0。在进行算术右移时，高位空位用符号位填充。
(29) 相等关系运算指令：EQU reg0 reg1
功能：将两个寄存器reg0和reg1的值进行相等比较关系运算：reg0 == reg1，关系运算的结果为逻辑真或逻辑假，存入程序状态字中的比较标志位c 。
(30) 小于关系运算指令：LT reg0 reg1
功能：将两个寄存器reg0和reg1的值进行小于关系运算：reg0
(31) 小于等于关系运算指令：LTE reg0 reg1
功能：将两个寄存器reg0和reg1的值进行小于等于关系运算：reg0
的结果为逻辑真或逻辑假，存入程序状态字中的比较标志位c 。
(32) 比较标志位取反指令：NOTC
功能：将程序状态字中的比较标志位c 求反，即将逻辑真变为逻辑假，将逻辑假变为逻辑真。
(33) 字节数据定义伪指令：BYTE symbol [n] = {...} 蓝色字体部分为可选项 或：BYTE symbol [n] = "..." 蓝色字体部分为可选项 功能：定义长度为1字节的字节型数据或数据块，字节型数据块类似于C 的字符数组。 (34) 字数据定义伪指令：WORD symbol [n] = {...} 蓝色字体部分为可选项 功能：定义长度为2字节的双字节型数据或数据块，双字节型数据块类似于C 的整型数组(16位系统) 。
此外，指令前可以加标号，标号构成规则是标志符后加西文半角冒号“:”，标号必须具有唯一性，不能重复定义。
5 任务要求
(1) 用C 语言编制汇编程序，将此简单计算机的汇编源程序翻译成目标代码，即机器码。为了测试所编制汇编程序的正确性，需用以上介绍的指令集编写两个汇编源程序，汇编源程序的功能要求为：
① 求1+2+3+„+n，输出运算结果,n
④ 求“I design a program. It is ”和” Simulator and Assembler”连接成为新串并输出运算结果。
从①、②中选做一题，从③、④中再选做一题，共两题。
(2)用C 语言编制一个模拟器，能够模拟此简单计算机执行汇编程序生成的目标代码，得到运行结果。