Intel 8085 实际上是如何对之前的借位执行减法的?

How Intel 8085 actually performs a subtraction with previous borrow?

我的理解是,为了评估X - Y - borrow,我们可以执行X - (Y + borrow)(X - Y) - borrow。教科书中的例子描述了前一种方法。在那种情况下,会发生减数 (Y) 是 FFH 并且 borrow 设置为(1)?

我在 GNUSim8085 (http://gnusim8085.srid.ca/) 中尝试了以下代码,它显示了错误的答案(CY 标志未设置)。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?

STC
MVI A,0FFH
SBI 0FFH
HLT

然而,下一个代码给出了预期的正确答案 (A = FFH, CY=1)。

STC
MVI A,00H
SBI 00H
hlt

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 以您期望的数学方式传播借用,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),就像手写十进制 9 - 9 并且传入借位 1。

真的 X - (Y + borrow)(X - Y) - borrow 是等价的,你只需要避免将 Y+borrow 截断为 8 位(或从中保存进位),如果你这样做的话方法。在这两种情况下,如果 任一 操作换行,则需要设置借用输出。

(此外,如果 8080 / 8085 不能那样工作,这听起来像是一个错误,会导致它无法用于减去 uint32_t,例如不分支到特殊情况。)


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:我猜它需要使用更宽的中间类型,或者检查 A -= srcA -= carry步。 (或者在 src + carry 步骤中检查换行,如果它首先这样做:这意味着正确的和是 0x100,大于任何可能的 8 位值。)

C 没有公开进位加法和借位减法操作,对于进位进位和进位出的一般情况,很容易出错。 (与 asm 相比,很难高效地编写。)


有趣的事实:我认为最近 6502 个关于可能存在错误的模拟器的问题 运行 变成了一个类似的模拟器错误:。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。因此要进行正常减法,您必须 SEC(设置进位)然后 SBC。与 8080 / 8085 和 x86 不同,其中在 借位输出的地方设置进位标志。

My understanding is that in order to evaluate X - Y - borrow, we can either perfrom X - (Y + borrow) or (X - Y) - borrow.

通常情况下,真正的 CPU 不会执行两个运算,但它们会使用一个使用“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,每个位有一个电路(例如,8 位减法有 8 个电路)。

计算进位标志的电路同时计算结果的高位(第7位);它以两个数字的高位(第 7 位)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10h0Fh(取决于进位标志以前的状态)并且进位是明确的。这意味着电路将计算 0 作为结果的高位,如果两个输入数字的高位都是 1 并且“内部标志”具有特定状态(0 或 1),则清除进位.

我们计算80h-90h:结果为0F0h0EFh,进位置位。这意味着电路将计算 1 作为结果的高位,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,则设置进位。

正在计算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=0xFFhCY=0 的结果是不可能的。

Is it an implementation issue of GNUSim8085 or this actually happens in physical Intel 8085 chip due to the overflow?

有些 CPU 不在最低位使用“全加器”来计算带借位的减法。

但是,我怀疑 8085 是其中之一。

看看 source code of GNUSim8085,你会看到这样的注释(这个注释取自执行 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的。

编辑

If someone having an actual 8085 kit ...

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 位常量会导致错误的结果:

1000FF00h - 0FF01h = 0FFFFFFFh  (if CY=1 in your example)
1000FF00h - 0FF01h = 1000FFFFh  (if CY=0 in your example)

如果英特尔真的生产了一些(有问题的)8085 IC,导致 CY=0,英特尔会在后来生产的 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,而纯粹推测可能 是(错误的)IC 导致 CY=0.

顺便说一下:使用 8085 模拟器 "sim8085",您的示例结果为 CY=1