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文档：指令集优化——补 REAL/LREAL（float/double）、FB/FC 内联现状与 V2 基址寻址方向

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- §2.4 类型表 16 种满编（type:4），含 C 对应列；浮点表示/常量 tag/字面量
- §2.7 新增：V1 三种调用处理（FB 内联/FC CALL/CAL_*）+ V2 基址寻址消除内联膨胀
- §3 差异表加 FB 行；§4 待确认加 FB 共享体与浮点字面量；§7 决策历史补记
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2026-08-24 10:52:46 +08:00
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+35 -14
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- 初值**整合在 .stb 内分段**（用户决策，ELF 式）：槽表段 / 值段 / 元数据段并列，单文件 SHA-256 校验 - 初值**整合在 .stb 内分段**（用户决策，ELF 式）：槽表段 / 值段 / 元数据段并列，单文件 SHA-256 校验
- 寻址规模（用户决策）：**全 32 位**——槽号 u32（2^32 引用）、值区地址 u32（4GB） - 寻址规模（用户决策）：**全 32 位**——槽号 u32（2^32 引用）、值区地址 u32（4GB）
### 2.4 类型系统：IEC 整数族扩展 ### 2.4 类型系统：IEC 标量族扩展（16 种满编）
`type` 位段候选：**type:4（16 种）**——14 个 IEC 标量 + REAL + 预留 1；**结构体/字符串/数组不占位段**，走元数据段字段表（`LOADF rd, slot, field_id`，宽度从元数据查） `type` 位段：**type:4（16 种）**，16 个 IEC 标量**满编零预留**（BOOL + 位串 4 + 有符号 4 + 无符号 4 + TIME + REAL + LREAL）；**结构体/字符串/数组不占位段**，走元数据段字段表（`LOADF rd, slot, field_id`，宽度从元数据查）。将来新增标量类型需扩 type:5（32 种）——待确认（见 §4 项 2）。
| type | 宽度 | 符号 | type | 宽度 | 符号 | | type | 类型 | 宽度 | 符号 | C 对应 | type | 类型 | 宽度 | 符号 | C 对应 |
|---|---|---|---|---|---| |---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BOOL | 1B | — | SINT | 1B | 有 | | 0 | BOOL | 1B | — | bool | 8 | LINT | 8B | 有 | int64_t |
| BYTE | 1B | 无 | INT | 2B | 有 | | 1 | BYTE | 1B | 无 | uint8_t | 9 | USINT | 1B | 无 | uint8_t |
| WORD | 2B | 无 | DINT | 4B | 有 | | 2 | WORD | 2B | 无 | uint16_t | 10 | UINT | 2B | 无 | uint16_t |
| DWORD | 4B | 无 | LINT | 8B | 有 | | 3 | DWORD | 4B | 无 | uint32_t | 11 | UDINT | 4B | 无 | uint32_t |
| LWORD | 8B | 无 | USINT | 1B | 无 | | 4 | LWORD | 8B | 无 | uint64_t | 12 | ULINT | 8B | 无 | uint64_t |
| TIME | 8B | 有(ms) | UINT | 2B | 无 | | 5 | SINT | 1B | 有 | int8_t | 13 | TIME | 8B | 有(ms) | int64_t |
| | | | UDINT | 4B | 无 | | 6 | INT | 2B | 有 | int16_t | 14 | **REAL** | 4B | IEEE754 | **float** |
| | | | ULINT | 8B | 无 | | 7 | DINT | 4B | 有 | int32_t | 15 | **LREAL** | 8B | IEEE754 | **double** |
- **type 位段红利**：CMP/算术按类型自动语义——无符号类型无符号比较、饱和到类型宽度（模板化）、读取按宽度+符号/零扩展 - **type 位段红利**：CMP/算术按类型自动语义——无符号类型无符号比较、整数饱和到类型宽度（模板化）、浮点走 IEEE 754（无饱和，溢出→±inf）、读取按宽度+符号/零扩展
- 常量表 `tag` 契约升级：tag = type 位段值（0..14） - **浮点表示**：REAL 4B / LREAL 8B，值区 4/8 字节对齐；寄存器 int64 位模式搬运（REAL 低 4 字节），运算时按 type 重解释
- 常量表 `tag` 契约升级：tag = type 位段值（0..15），REAL=14 / LREAL=15 存位模式
- **ST 字面量**：浮点十进制字面量（`1.5`、`-2.5e3`）v1 是否支持——待确认（见 §4 项 10）
### 2.5 映像格式（头 128 字节，16 对齐） ### 2.5 映像格式（头 128 字节，16 对齐）
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- **I/Q/M 六条 LOAD/STORE 合并为 LOAD/STORE 两条**（单一值区，语义标签交给 sidecar）——待确认（见 §4） - **I/Q/M 六条 LOAD/STORE 合并为 LOAD/STORE 两条**（单一值区，语义标签交给 sidecar）——待确认（见 §4）
- 结构体 v1 **只留编码（LOADF + 元数据段）不实现语法**——待确认（见 §4） - 结构体 v1 **只留编码（LOADF + 元数据段）不实现语法**——待确认（见 §4）
### 2.7 调用与内联策略（V1 现状 + V2 方向）
**V1 现状**：POU 调用三种处理方式：
| 对象 | V1 处理 | 原因 |
|---|---|---|
| 用户 FB（FUNCTION_BLOCK） | **调用点内联展开**（字节码随调用点数膨胀） | 12.8 定案：FB 体访问**绝对字段地址**（`LOAD_GLOBAL rd, 基槽+字段序`），不同实例基址不同，共享函数体无法复用；无递归、无动态实例 → 内联安全 |
| FUNCTION（FC） | 独立函数 + `CALL fn_id` 帧栈 | FC 无状态，参数/结果走寄存器约定（r1..r7 / r0），无字段地址冲突；递归在前层被拒（用例 19） |
| 内建 FB（TON/CTU/…） | `CAL_*` 指令（VM 运行时原语 `do_cal`） | 定时器/计数器是 VM 侧状态机，天然共享 |
代价：内联 = 字节码膨胀（FB 每调用一次复制一份体），V1 规模可接受；寄存器码.md 注记「以后可升级为基址寄存器寻址指令」。
**V2 机会**：槽表模型下 FB 体可共享——FB 实例字段经「槽表条目 → 值区地址」定位，若引入**基址寻址指令**（如 `LOAD rd, base_slot, field_off` / `STORE base_slot, field_off, rs`，base 槽取自寄存器或立即数），FB 体编译一次、运行时按实例基址定位字段，**消除内联膨胀**。16 字节长度组（SLOT+off）已为此预留。是否实施 → 待确认（见 §4 项 9）。
## 3. 与 V1 的差异对照 ## 3. 与 V1 的差异对照
| 项 | V1（现状） | V2（草案） | | 项 | V1（现状） | V2（草案） |
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| 宽度信息 | 无（定宽） | **type 位段**（RISC-V lb/lh/lw 式） | | 宽度信息 | 无（定宽） | **type 位段**（RISC-V lb/lh/lw 式） |
| 类型 | BOOL/INT/TIME | **14 IEC 标量 + REAL 预留** | | 类型 | BOOL/INT/TIME | **14 IEC 标量 + REAL 预留** |
| 结构体 | 不支持 | 元数据段字段表（预留） | | 结构体 | 不支持 | 元数据段字段表（预留） |
| FB 调用 | 用户 FB **内联展开**（字节码膨胀） | 基址寻址指令共享 FB 体（待确认 §4） |
| 寻址空间 | 槽 65535（512KB） | 槽 2^32、值区 4GB | | 寻址空间 | 槽 65535（512KB） | 槽 2^32、值区 4GB |
| 初值 | 槽内 | 值段（逻辑分段，同文件） | | 初值 | 槽内 | 值段（逻辑分段，同文件） |
| 跳转/pc | 条数单位 | **字节单位**（待确认 §4） | | 跳转/pc | 条数单位 | **字节单位**（待确认 §4） |
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| 6 | **ST 语言层类型支持**：12 类型名进关键字全量支持 vs 仅类型系统支持 | 全量 / 仅系统 | 全量（声明即可用） | | 6 | **ST 语言层类型支持**：12 类型名进关键字全量支持 vs 仅类型系统支持 | 全量 / 仅系统 | 全量（声明即可用） |
| 7 | **类型转换规则**：隐式升宽（SINT→INT→DINT→LINT、BYTE→WORD→…）允许、降宽禁止 | 按此 / 全显式 | 隐式升宽 | | 7 | **类型转换规则**：隐式升宽（SINT→INT→DINT→LINT、BYTE→WORD→…）允许、降宽禁止 | 按此 / 全显式 | 隐式升宽 |
| 8 | **字面量**：IEC 进制前缀（2#/8#/16#）是否 v1 支持 | 十进制 only / 进制前缀 | 十进制 only | | 8 | **字面量**：IEC 进制前缀（2#/8#/16#）是否 v1 支持 | 十进制 only / 进制前缀 | 十进制 only |
| 9 | **FB 共享体**：基址寻址指令（LOAD/STORE rd, base_slot, field_off）消除用户 FB 内联膨胀 | 实施 / 维持内联 | 实施（16B 长度组已预留） |
| 10 | **REAL/LREAL**：浮点类型与 C float/double 对应（4B/8B，IEEE 754）；type 位段随之满编 16 标量（零预留） | type:4 满编 / type:5 留扩展 | 见 §2.4 |
## 5. 影响面清单 ## 5. 影响面清单
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- 寻址规模：用户选「全 32 位」（槽号 u32 + 地址 u32） - 寻址规模：用户选「全 32 位」（槽号 u32 + 地址 u32）
- 指令长度：用户定「变长指令，长度编码在 opcode」；此前 128bit 固定长度方案被否 - 指令长度：用户定「变长指令，长度编码在 opcode」；此前 128bit 固定长度方案被否
- 寄存器：用户定「编号 8 位（256/帧）维持现状」，容量恒定式 8bit×256=16bit×128=32bit×64=64bit×32 - 寄存器：用户定「编号 8 位（256/帧）维持现状」，容量恒定式 8bit×256=16bit×128=32bit×64=64bit×32
- 类型扩展：用户提出 IEC 整数族（BYTE..ULINT 12 种）+ REAL/LREAL（= C float/double，IEEE 754）
- 调用策略：确认 V1 用户 FB 内联 / FUNCTION 走 CALL / 内建 FB 走 CAL_*；V2 探索基址寻址指令消除内联膨胀
- 类型扩展：用户提出 IEC 整数族 12 种（BYTE..ULINT） - 类型扩展：用户提出 IEC 整数族 12 种（BYTE..ULINT）