Приведем несколько примеров простейших программ для MMIX. В описании Кнута, по-моему, подобных примеров очень не хватает (будем надеяться, что в окончательном варианте текста книги они все же появятся).

Представленные примеры содержат линейный, разветвляющийся и циклический фрагменты, а также демонстрируют простейшие приемы работы с байтовыми данными и массивами. Такой подбор задач позволяет автору надеяться, что, просмотрев их, читатель получит некоторое представление о программе для MMIX.

Во всех примерах дополнительно ассемблерная мнемоника, предложенная Д.Кнутом. Хотя ее подробное обсуждение выходит за рамки данной статьи, я все же решил сохранить данный столбец, поскольку он во многом интуитивно понятен и частично облегчает разбор кода. В частности, пользуясь мнемоникой легко видеть, где стоит номер регистра, а где константа.

1. Пример на вычисления

Пусть мы хотим вычислить сумму двух целых чисел: A, которое хранится с адреса 110₁₆, и B (118₁₆). Программа для решения этой простейшей задачи на MMIX будет иметь вид:

адрес	код	мнемоника	действие	комментарий
0…0	E3 01 0110	SETL $1, 0110	$1 <== 0…110	A в $1
0…4	8D 00 01 00	LDO $0, $1, 0	$0 <== ($1+0)	считать A из ОЗУ в $0
0…8	8D 02 01 08	LDO $2, $1, 8	$2 <== ($1+8)	считать B из ОЗУ в $2
0…C	20 00 00 02	ADD $0, $0, $2	$0 <== $0 + $2	A + B в $0
0…10	00 000000	TRAP 0	выход в ОС	завершение задачи

Напомним читателям, что команды в MMIX занимают по 4 байта (отсюда нумерация в первом столбике), а целые числа – 8 байт.

Интересно, что для нахождения суммы вещественных чисел достаточно просто изменить код операции сложения в предпоследней команде.

2. Модуль числа

Вычислим модуль целого числа N, хранящегося в регистре $1, и поместим результат в регистр $2. Вспомним, что для неотрицательных чисел модуль равен самому числу, а в противном случае результат равен разности 0 – N.

адрес	код	мнемоника	действие	комментарий
0…0	21 02 01 00	ADDI $2, $1, 0	$2 <== $1 +0	скопировать $1 в $2
0…4	48 02 0002	BNN $0, +2	к 0…C при $2>=0	обход, если $2 >= 0
0…8	34 02 00 02	NEG $2, 0, $2	$2 <== 0 – $2	получить –N
0…С	00 000000	TRAP 0	выход в ОС	завершение задачи

Как оказалось, MMIX не имеет специальных инструкций для переписи содержимого из одного регистра в другой. Поэтому в первой команде программы ее пришлось искусственно создать путем сложения с нулем (в описании Кнута мне не попадалось никаких рекомендаций по этому поводу, но применяемая хитрость выглядит вполне “по-кнутовски”).

3. Копирование массива

Скопируем байты 100-14F в область 200-24F.

адрес	код	мнемоника	действие	комментарий
0…0	E3 01 0100	SETL $1, 0100	$1 <== 0…100	адрес I массива
0…4	E3 02 0200	SETL $2, 0200	$2 <== 0…200	адрес II массива
0…8	E3 03 004F	SETL $3, 004F	$3 <== 0…4F	для послед. адреса
0…C	82 00 01 03	LDBU $0, $1, $3	$0 <== ($1 +$3)	прочитать байт
0…10	A2 00 02 03	STBU $0, $2, $3	($2 + $3) <== $0	записать байт
0…14	25 03 03 01	SUBI $3, $3, 1	$3 <== $3 – 1	-1 из счетчика
0…18	48 03 FFFD	BNN $3, – 3	к 0...C при $3 >= 0	к повторению
0…1C	00 000000	TRAP 0	выход в ОС	завершение задачи

С технической точки зрения оказывается удобнее копировать массив начиная с больших адресов. Начальный адрес исходного массива помещается в $1, а адрес копии – в $2. Для смещения по массиву используется регистр $3, пробегающий значения от 4F до 0 (последний копируемый байт). При следующем вычитании в $3 получается отрицательный результат и цикл завершается.

Регистр $0, как уже догадался читатель, использован в качестве рабочего для временного хранения значения очередного байта.