问题描述
我的理解是,为了评估 X - Y - borrow
,我们可以执行 X - (Y + borrow)
或 (X - Y) - borrow
。教科书中的例子描述了前一种方法。在这种情况下,减数 (Y
) 为 FFH
并且借位设置为(为 1)会发生什么?
我在 GNUSim8085 (http://gnusim8085.srid.ca/) 中尝试了以下代码,该代码显示错误答案(未设置 CY
标志)。是 GNUSim8085 的实现问题还是由于溢出实际上发生在物理 Intel 8085 芯片中?
STC
MVI A,0FFH
SBI 0FFH
HLT
然而,下一个代码按预期给出了正确答案 (A = FFH,CY=1
)。
STC
MVI A,00H
SBI 00H
hlt
解决方法
我的理解是,为了评估 X - Y - borrow
,我们可以执行 X - (Y + borrow)
或 (X - Y) - borrow
。
通常,真正的 CPU 不会执行两个操作,但它们使用使用“全加减法器”的 ALU。这些电路在一次操作中执行带借位的减法。
通常,每个位对应一个电路(例如,8 位减法需要 8 个电路)。
计算进位标志的电路也计算结果的高位(第7位);它需要两个数字的高位(位 7)和一个内部标志(可以是 0 或 1)作为输入。它没有其他信息!
我们计算90h-80h
:结果是10h
或0Fh
(取决于进位标志的前一个状态)并且进位清零。这意味着如果两个输入数字的高位都是 0
并且“内部标志”具有特定状态(0 或 1),则电路将计算 1
作为结果的高位并清除进位.
我们计算80h-90h
:结果是0F0h
或0EFh
并设置进位。这意味着如果两个输入数字的高位都是 1
并且“内部标志”具有其他状态,则电路将计算 1
作为结果的高位并设置进位。
计算0FFh-0FFh
,两个输入值的高位也设置为1
。这意味着:根据“内部标志”,电路要么将输出的高位设置为0
并清除进位,要么将输出的高位设置为1
并设置进位。
所以 A=0xFFh
和 CY=0
的结果是不可能的。
这是 GNUSim8085 的实现问题还是由于溢出而实际发生在物理 Intel 8085 芯片中?
有些 CPU 在最低位不使用“全加器”来计算带借位的减法。
然而,我怀疑 8085 是那些 CPU 之一。
看看 source code of GNUSim8085,你会看到这样的注释(这个来自执行 SBI
的函数):
/* I'm not sure abt the new code
* Old code:
看了这样的评论,我觉得那个模拟器还是有一些bug。
编辑
如果有人拥有真正的 8085 套件......
CY=0
的结果肯定是一个错误!
为什么?因为从 32 位数字中减去 32 位常数会导致错误的结果:
1000FF00h - 0FF01h = 0FFFFFFFh (if CY=1 in your example)
1000FF00h - 0FF01h = 1000FFFFh (if CY=0 in your example)
如果 Intel 真的生产了一些(有问题的)8085 IC 导致 CY=0
,Intel 会在以后生产的 IC 中纠正这个错误!
因此,您肯定会发现真正的 8085 IC 导致 CY=1
,而纯粹猜测可能也(有缺陷的)IC 导致 CY=0
。 >
顺便说一句:使用 8085 模拟器 "sim8085",您的示例结果为 CY=1
。
x86 是 designed for 8080 asm source to be mostly 1:1 translatable to 8086),因此 8080 / 8085 的工作方式可能与 8086 相同。
在 x86 中,sbb
以您在数学上期望的方式传播借用,这种方式对扩展精度很有用。例如FF - FF - 1
确实有一个借位输出 (CF=1),就像在十进制 9 - 9
中手工工作一样,传入的借位为 1。
实际上 X - (Y + borrow)
和 (X - Y) - borrow
是等价的,如果这样做,您只需要避免将 Y+borrow
截断为 8 位(或从中保存进位)。在这两种情况下,如果 任一 操作结束,您都需要设置借用输出。
(另外,如果 8080 / 8085 不能以这种方式工作,这听起来像是一个错误,它将使其无法用于减去 uint32_t,例如,没有分支到特殊情况。)
所以(除非 8085 有硬件错误或疯狂的设计),这是一个模拟器错误:我猜它需要使用更广泛的中间类型,或者检查 A -= src
和 {{1 }} 脚步。 (或者检查 A -= carry
步骤中的换行,如果它首先这样做:这意味着正确的总和是 0x100,大于任何可能的 8 位值。)
C 不公开加进位或子带借位操作,并且对于进位和出位的一般情况很容易出错。 (与 asm 相比,很难有效地编写。)
有趣的事实:最近关于可能有问题的模拟器的 6502 问题我认为遇到了类似的模拟器错误:6502 assembly: carry result in 16bit subtraction。一个答案甚至有分支的解决方法,这在他们损坏的模拟器上似乎是必要的。 (6502 没有 sub-without-borrow,它将其进位标志视为非借位。所以要进行正常的减法,您必须先 SEC(设置进位)然后是 SBC。不像 8080 / 8085 和 x86,其中在有借位输出的地方设置进位标志。