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游戏康威生命游戏是如何搭建计算机的？( 六 )


“俄罗斯方块处理器”指令集的设计特点包括：
没有寄存器 ， 指令使用RAM中存储的数值作为操作数 。
程序计数器占用RAM地址00 ， 跳转指令直接使用地址00作为操作数 。
所有指令预先保存在ROM中 ， 初始数据则保存在RAM中 。
数据和地址都是16位的 。
支持的最大指令条数是65536 。
所有指令的编码大小都相同 ， 都拥有1个操作码（opcode）和3个操作数（operand） 。
没有系统主时钟 ， 数据在并行传输时有一个伴行的“时钟信号” ， 以方便同步 。
算术逻辑单元支持条件移动指令、算术运算指令、位逻辑运算指令、位移指令等 。
整个指令集包括11条RISC指令：
MNZ [test] [value] [dest] – [test] 非0则设置 [dest] 为 [value]MLZ [test] [value] [dest] – [test] 小于0则设置 [dest] 为 [value]ADD [val1] [val2] [dest] – 加法 。 将 [val1] + [val2] 的结果存入 [dest]SUB [val1] [val2] [dest] – 减法 。 将 [val1] - [val2] 的结果存入 [dest]AND [val1] [val2] [dest] – 与 。 将 [val1] & [val2] 的结果存入 [dest]OR [val1] [val2] [dest] – 或 。 将 [val1] | [val2] 的结果存入 [dest]XOR [val1] [val2] [dest] – 异或 。 将 [val1] ^ [val2] 的结果存入 [dest]ANT [val1] [val2] [dest] – 与非 。 将 [val1] & (![val2]) 的结果存入 [dest]SL [val1] [val2] [dest] - 左移 。 将 [val1] << [val2] 的结果存入 [dest]SRL [val1] [val2] [dest] - 无符号右移 。 将 [val1] >> [val2] 的结果存入 [dest] ， 不保留符号位SRA [val1] [val2] [dest]  - 有符号右移 。 将 [val1] >> [val2] 的结果存入 [dest] ， 保留符号位
指令支持4种寻址方式 ， 在汇编语言中用特定前缀区分：
立即寻址：无前缀
直接寻址：前缀A
间接寻址：前缀B
双重间接寻址：前缀C
这个指令集使用了延迟（Delay slot）技术 ， 每条指令的写操作是在下一条指令加载后才生效的 。 下面这段只有5行的汇编语言可以生成斐波那契数列：
0. MLZ -1 1 1; 初始值1存入数据地址011. MLZ -1 A2 3; 将数据地址02中的值存入数据地址032. MLZ -1 A1 2; 将数据地址01中的值存入数据地址023. MLZ -1 0 0; 延迟一个指令周期后 ， 跳转到指令地址014. ADD A2 A3 1; 分支延迟（branch delay slot）指令                  将数据地址02和03中的值相加后存入数据地址01
极客们甚至还基于这个指令集 ， 创建了一种比汇编语言稍高级的 ， 类似COBOL的编程语言Cogol 。
最终 ， 用“俄罗斯方块处理器”指令集编写的俄罗斯方块程序一共有291行 。 程序运行时 ， 内存地址03到32直接对应于游戏的显示输出 。 内存地址03显示得分 ， 地址05-08显示下一个方块的预览 ， 地址10到32显示游戏的主场景 。 内存地址01用于接收用户的操作指令 。 将1直接写入内存地址01 ， 表示逆时针旋转方块 ， 写入2 表示左移 ， 4表示下移 ， 8表示右移 ， 16表示顺时针旋转方块 。
在多规则生命游戏这个抽象层运行俄罗斯方块时 ， 我们可以直接从内存细胞中读出当前的游戏进程 。 内存中每个二进制位都是拥有4个输入和4个输出的有状态结构（类似一个较复杂的触发器） 。 可以通过中央的两个红色细胞的状态 ， 读出这个二进制位的值：红色表示0 ， 橙色表示1 。 如下图：
游戏康威生命游戏是如何搭建计算机的？
图片

编译和运行——大功告成
有了多规则生命游戏中实现的通用计算机 ， 最后一步就相当容易了：自动把多规则生命游戏计算机转换成康威生命游戏 。


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