波仔
💻 第二章 试着制造一台计算机吧
📄 一句话概括

用拨码开关按地址把机器码逐字节敲进内存，逐格验收后开跑——数码管一亮，手工造的计算机正式活了。

📝 本节和前面几节的关系

硬件完工、程序通道打通、外设接好——万事俱备，这一节把程序敲进去，让机器跑起第一条指令。

一、敲程序：逐字节装填

测试程序只有 5 个字节：把 0x80 装进寄存器 A -> 把 A 写到端口 2（数码管）-> 暂停。 用拨码开关按地址敲：先拨地址 0x0000，再拨内容 0x3E，按下写入键；地址加一，重复——5 个字节全部进内存。 这一步在第三章会升级成【手工汇编】：那时你会知道 0x3E 这些字节为什么是这些字节。

二、验收：逐格检查

敲完不急着跑：把每个地址的内容读出来逐格核对——写错一个字节，机器就跑飞。 验收通过后按下复位（CPU 指向 0x0000），把时钟切成单步模式——准备逐拍观礼。

三、开跑与调试心法

单步模式下每按一次走一拍：取指 0x3E、取数 0x80、执行 OUT 写端口 2——数码管亮出图案，HALT 收工。 调试心法：机器永远按指令办事，【错的一定是敲进去的某个字节】。错了别慌，回到逐格验收查那张内存表。 这套【装填、验收、单步、定位】的流程，就是一切调试技术的祖先——今天的断点调试，本质还是它。

四、动手 Demo：内存验收单与执行观礼

把 5 字节测试程序的内存验收单打出来，再顺着执行一遍。

# 测试程序: 点亮数码管
mem = {0x0000: 0x3E, 0x0001: 0x80, 0x0002: 0xD3,
       0x0003: 0x02, 0x0004: 0x76}
for addr in sorted(mem):
    print(hex(addr), format(mem[addr], "08b"), hex(mem[addr]))
print("复位 -> PC=0x0000 -> 单步执行 -> 数码管亮")

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
输入测试程序并调试——逐格检查内存
--------------------------------------------------------------------

程序通过拨码开关按地址逐个字节敲进内存，敲完先【逐格验收】：

测试程序(点亮数码管)装入内存后的样子：
  地址       内容(二进制)     内容(十六进制)     这是什么
  ----------------------------------------------------------------
  0x0000     00111110         0x3E               把下一个数装进 A
  0x0001     10000000         0x80               要装的数(128)
  0x0002     11010011         0xD3               输出到 I/O 端口
  0x0003     00000010         0x02               端口 2(数码管)
  0x0004     01110110         0x76               暂停(HALT)

逐格验收通过后，按下复位、撤掉步进，时钟一开——
    CPU 从 0x0000 开始取指执行，A=0x80 -> 写端口 2 -> 数码管亮出图案

调试心法：错了别慌，把时钟调成单步，一次看一个节拍——
机器永远按指令办事，错的一定是敲进去的某个字节。

0x3E 是【装载寄存器 A】的机器码、0xD3 是【输出到端口】的机器码——第三章手工汇编逐一拆解它们。 HALT（0x76）让 CPU 停拍休息——程序结束要有收尾指令，跟函数要有 return 一个道理。

30 秒实验

  1. 把 5 字节程序在纸上手工【敲】一遍（写地址、写内容），体验逐字节装填。
  2. 在任意调试器里打一个断点单步执行——你用的就是本章单步时钟的软件版。

常见误区

  1. 以为跑错是【机器抽风】——机器不抽风，错的永远是内存里被敲错的那一个字节。
  2. 跳过逐格验收直接开跑——错了再回头查，花的功夫反而多一倍。
自测三问（点开对答案） 1. 测试程序的 5 个字节分别干什么？ —— 装 0x80 进 A（两个字节）、写端口 2（两个字节）、HALT 收工（一个字节）。 2. 为什么必须从 0x0000 开始放程序？ —— 复位后 CPU 从 0x0000 取第一条指令，这是硬件约定。 3. 调试四步是什么？ —— 装填、逐格验收、单步执行、定位错字节——一切调试技术的祖先。

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