Introduction

This assignment is to be done using LC-3 simulator. You can download the JAVA version of the LC-3 simulator from Canvas.

You can use the simulator to compile and test the program.

Section 0: Getting Started (Running the Simulator)

You can execute the simulator (‘LC3sim.jar’). We need to first load some software. The first piece of software we should load is, naturally, an operating system. The LC-3 operating system is very basic: it handles simple I/O operations and is responsible for starting other programs. Download the LC-3 OS (‘LC3os.asm’) from Canvas (or from the given link in references) and you can understand what the operating system does.

The LC-3 machine doesn't understand assembly directly; we first have to 'assemble' the assembly code into machine language (it is an  ‘ .obj ’ file containing binary data). The LC-3 simulator has a built-in assembler, accessible  (as is the  case  for most  of its  functionality) via the  Command Line text box.  To  assemble the operating system, type as lc3os.asm at the command line and hit enter. Make sure that the OS file is in the same directory as the ‘ .jar ’ file; the as command also understands relative and absolute paths if the OS is in a different directory. Output from the assembly process is displayed in the Command Line Output Pane. After assembling the OS, you should notice that 2 new files, ‘lc3os.obj ’ and ‘lc3os.sym’, have been created. The ‘ .obj ’ file is the machine language encoding of the assembly language file, and the ‘ .sym’ file is a text file that holds symbol (or label) information so the simulator can display your symbols. Recall that symbols/labels are really just a convenience for silly humans; the machine language encoding knows only about offsets.

Now we can load the ‘lc3os.obj ’ file into the simulator, either via the command load lc3os.obj or by going to the File menu and selecting Open ‘ .obj ’ file. Notice that the contents of the memory change when the OS is loaded.  Now assemble and load the solution file for Problem 0 (Q0.asm) into the simulator. The memory has changed again, but you may not notice since the relevant memory addresses (starting at x3000) aren't visible unless you've scrolled the screen. User-level programs (i.e., non-OS code) start, by convention, at x3000. If you type  the  command  list x3000 the  memory  view  will jump  to  x3000  and  you  can  see  the  assembly instructions of your program.

To actually run code, you can use the 4 control buttons at the top of the simulator, or type commands into the command line interface (the command names are the same as the buttons). Note that the PC register is set to x0200, which is the entry point to the operating system by convention. You can set the value in the registers. Example: You can set the value of R2, either by double-clicking it in the Registers section, or via the command set R2 (value). Now, run the code by hitting the continue button. You can find more details of operations from [1,2].

In section 0, execute the program file (Q0.asm). This program will take two input operands and output the “addition” results of those inputs. You first assemble all the files: ‘lc3os.asm’, ‘data0.asm’ and ‘Q0.asm’ . Then, you execute the following commands: load lc3os.obj, load data0.obj and load Q0.obj to load the corresponding machine code files. Click ‘Continue’ to run the program. You can see the results from the display at the bottom- left.

……… ; ; A subroutine to add the values from R2 and R3 (R2 + R3). The result is saved at R3. ; ; ; A subroutine to subtract the value of R3 from R2 (R2 - R3). The result is saved at R3. ; MySUB                         ; to be completed ; ; A subroutine to OR the values from R2 and R3 (R2 OR R3). The result is saved at R3. ; MyOR                          ; to be completed   ; ; A subroutine to calculate the value stored at R2 left-shift by the value stored at R3 (R2 << R3). The result is saved at R3. ; MySHIFT                      ; to be completed ; ; A subroutine to XOR the values from R2 and R3 (R2 XOR R3). The result is saved at R3. ; MyXOR                       ; to be completed ; ; A subroutine to divide the value stored at R2 (dividend) with the value stored at R3 (divisor) (R2 / R3). The result (quotient) is saved at R3. ; MyDIV                       ; to be completed ; ; A subroutine to calculate the value from R2 to the power of the value from R3 (R2 ^ R3). The result is saved at R3. ; MyPOW                    ; to be completed ……… ..

Go through the program of the sample file (Q0.asm), the output will display the result of ADD operations of every two input values (after the ‘+ ’ character) from the “data0.asm” . The first character of the data file is used to identify which operation is going to be executed. You can save the program as the file Q1.asm. Next, you are going to complete the highlighted area of the program to finish the whole assignment. The output of executing Q0 with data file data0 is shown below.

001+009=010

007+004=011

006+004=010

000+005=005

006+005=011

009+004=013

006+006=012

001+001=002

008+000=008

009+009=018

WARNING: We will use the JAVA simulator for marking. In particular, you should make sure that your answer will produce ONLY the exact output expected. The markers simply make an exact comparison with the expected output. If you have any debug printouts or other code which produces some unexpected output, the markers will give you zero marks. If your files cannot be compiled successfully or they cannot be executed after compilation, the markers will also give you zero marks.

Section 1: Subtraction (0.5 marks)

You now complete the subroutine “MySUB” . It is a subroutine to subtract the value of R3 from R2 (R2 - R3). The result is saved at R3.

For example (data from ‘data 1.asm’):

009-001=008

004-004=000

008-002=006

003-002=001

001-000=001

005-001=004

009-003=006

008-004=004

000-000=000

002-001=001

Section 2: OR Operation (0.5 marks)

You now complete the subroutine “MyOR” . It is a subroutine to “OR” the values from R2 and R3 (R2 OR R3). The result is saved at R3.

For example (data from ‘data2.asm’):

009|001=009

008|002=010

007|003=007

001|009=009

008|007=015

007|006=007

006|005=007

002|000=002

000|000=000

005|004=005

Section 3: Left Shift Operation (1 mark)

You now complete the subroutine “MySHIFT” . It is a subroutine to calculate the value stored at R2 left-shift by the value stored at R3 (R2 << R3). The result is saved at R3.

For example (data from ‘data3.asm’):

009<001=018

004<004=064

008<002=032

007<003=056

006<005=192

005<004=080

004<003=032

003<002=012

001<000=001

002<004=032

Section 4: XOR Operation (1 mark)

You now complete the subroutine “MyXOR” . It is a subroutine to XOR the values from R2 and R3 (R2 XOR R3). The result is saved at R3.

For example (data from ‘data4.asm’):

002_007=005

003_008=011

001_001=000

005_004=001

001_009=008

003_000=003

009_003=010

008_001=009

007_004=003

000_000=000

Section 5: Divide Function (1 mark)

You now complete the subroutine “MyDIV” . It is a subroutine to divide the value stored at R2 (dividend) with the value stored at R3 (divisor) (R2 / R3). The result (quotient) is saved at R3.

For example (data from ‘data5.asm’):

009/008=001

007/005=001

006/003=002

004/009=000

007/002=003

009/002=004

006/006=001

006/001=006

007/003=002

004/002=002

Section 6: Power Function (2 marks)

You now complete the subroutine “MyPOW” . It is a subroutine to calculate the value from R2 to the power of the value from R3 (R2 ^ R3). The result is saved at R3.

For example (data from ‘data6.asm’):

008^002=064

007^003=343

009^003=729

001^005=001

005^001=005

002^002=004

009^000=001

004^004=256

006^001=006

001^009=001

You can make the following assumptions:

1.    All input value should be between 00010 – 00910 .

2.     The results of all output should be between 00010 – 99910 .

3.    All inputs and outputs should be positive.

4.    There should not be any invalid inputs from the input data file.

Submission

You may electronically submit your assignment through Canvas submission system at any time from the first submission date up until the final date. You can make more than one submission. However, every submission that you make replaces your previous submission. Only your very latest submission will be marked. Please double check that your submitted file can compile and execute properly with the given data files on the LC3 simulator (java version).

Please include your NAME and UPI in the file you submit.

No marks will be awarded if your program does not compile and run. You are to electronically submit the following file:

1.    Q1.asm