diff --git a/Doc/isa/指令集优化.md b/Doc/isa/指令集优化.md index b7b08d9..a91ff35 100644 --- a/Doc/isa/指令集优化.md +++ b/Doc/isa/指令集优化.md @@ -311,127 +311,7 @@ V2 的 op 位段仅 6 位（64 个），FB 占 8 个不划算，且 machine.toml | U16 | **off32 相对下一条公式**（目标=当前+off，字节单位） | §2.1 已写 | 确认 / 改 | -## 10. 全功能指令集清单（草案，参考） +## 10. 全功能指令集清单 -> 全功能目标下的完整指令清单。**状态列**：`核心` = v1 实现；`扩展` = v1 后实现；`预留` = 仅留编码/未来。 -> 组 = 长度组（前缀编码：`1`=4B、`01`=8B、`001`=16B、`0001`=32B）；fmt = 操作数形态。 -> type 列：`有` = 用 type 位段（宽度/符号/浮点语义）、`无` = type=NONE、`dst` = type 位段为转换目标类型。 -> 操作数记法：rd=目标寄存器、rs/ra/rb=源寄存器、slot=槽号、off=字段偏移、const_id=常量表下标、fn_id=函数下标、fb_id=内建 FB id。 - -### 10.1 数据搬运 - -| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---|---|---| -| MOVE | 4B | RR | 无 | rd, rs | 寄存器间搬运（int64 全宽） | 核心 | -| NOP | 4B | NONE | 无 | — | 空操作 | 核心 | -| LOAD | 8B | SLOT | 有 | rd, slot | 槽→寄存器（按 type 读宽+扩展） | 核心 | -| STORE | 8B | SLOT | 有 | slot, rs | 寄存器→槽（按 type 写宽） | 核心 | -| LOADK | 8B | IMM | 有 | rd, const_id | 常量表→寄存器（按 type 解释） | 核心 | -| LOAD_OFF | 16B | SLOT+off | 有 | rd, slot, off | 字段读（结构体/FB 共享体） | 核心 | -| STORE_OFF | 16B | SLOT+off | 有 | slot, off, rs | 字段写 | 核心 | -| LOADK64 | 16B | IMM64 | 有 | rd, imm64 | 64 位立即数内嵌（免查表） | 预留 | - -### 10.2 逻辑与位运算 - -| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---|---|---| -| NOT | 4B | RR | 有 | rd, rs | 按 type：BOOL 逻辑非 / 位串取反 | 核心 | -| AND / OR / XOR | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 按 type 位宽 | 核心 | -| NAND / NOR / XNOR | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 扩展三态 | 扩展 | -| SHL / SHR | 8B | RRR | 有 | rd, rs, n | 左移/右移（SHR 按 type 符号：算术/逻辑） | 扩展 | -| ROL / ROR | 8B | RRR | 有 | rd, rs, n | 循环移位（位串） | 扩展 | -| GETBIT | 8B | RRR | 无 | rd, rs, bit | 取位（位号在 rb） | 扩展 | -| SETBIT / CLRBIT / TOGBIT | 8B | RRR | 无 | slot/rd, rs, bit | 置位/清位/翻转（目标可槽） | 扩展 | - -### 10.3 算术 - -| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---|---|---| -| ADD / SUB / MUL / DIV | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 整数饱和 / 浮点 IEEE / 无符号按 type | 核心 | -| MOD | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 取模 | 扩展 | -| NEG | 4B | RR | 有 | rd, rs | 取负 | 扩展 | -| ABS | 4B | RR | 有 | rd, rs | 绝对值 | 扩展 | -| INC / DEC | 4B | RR | 有 | rd, rs | 自增/自减 | 扩展 | -| EXPT | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 幂（整数/浮点） | 扩展 | -| SQRT | 4B | RR | 有 | rd, rs | 平方根 | 扩展 | -| SIN / COS / TAN / ASIN / ACOS / ATAN | 4B | RR | 有 | rd, rs | 三角函数（浮点） | 扩展 | -| LN / LOG / EXP | 4B | RR | 有 | rd, rs | 对数/指数（浮点） | 扩展 | -| ROUND / TRUNC / FLOOR / CEIL | 4B | RR | 有 | rd, rs | 舍入（浮点→整数） | 扩展 | - -### 10.4 比较 - -| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---|---|---| -| CMP_EQ / NE / LT / LE / GT / GE | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 按 type：有/无符号/浮点/IEEE（NaN 传播） | 核心 | - -### 10.5 转换 - -| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---|---|---| -| CONV | 4B | RR | dst | rd, rs | 类型转换（dst 在 type 位段；src 值已在寄存器，按 dst 宽度截断/扩展/舍入） | 扩展 | -| TRUNC（并入 CONV 舍入模式） | — | — | — | — | 舍入模式由 CONV 的 op 变体或独立指令（见上） | 扩展 | - -### 10.6 控制流 - -| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---|---|---| -| JMP | 8B | JMP | 无 | off32 | 无条件跳转（相对下一条，字节） | 核心 | -| JT / JF | 8B | JC | 无 | rd, off | rd≠0/==0 跳转 | 核心 | -| CALL | 8B | IMM | 无 | fn_id | 压帧调用（r0..r7 复制） | 核心 | -| RET | 4B | NONE | 无 | — | 弹帧 / MAIN 周期结束 | 核心 | -| CAL | 8B | SLOT | 无 | fb_id, slot | 内建 FB 调用（fb_id 查 [[fb]] 表） | 核心 | -| JTBL | 32B | 预留 | 无 | rd, slot, n | CASE 跳转表 | 预留 | - -### 10.7 内建 FB（CAL + fb_id，[[fb]] 表） - -| fb_id | FB | 字段（类型化） | 状态 | -|---|---|---|---| -| 0 | TON | in/pt/q/et = BOOL/TIME/BOOL/TIME | 核心 | -| 1 | TOF | 同上 | 核心 | -| 2 | TP | 同上 | 核心 | -| 3 | CTU | cu/r/pv(INT)/q/cv(INT) 单字 | 核心 | -| 4 | DCTU | cu/r/pv(DINT)/q/cv(DINT) 双字 | 核心 | -| 5 | CTD | cd/ld/pv(INT)/q/cv(INT) | 核心 | -| 6 | DCTD | cd/ld/pv(DINT)/q/cv(DINT) | 核心 | -| 7 | CTUD | cu/cd/r/lu/pv(INT)/qu/qd/cv(INT) | 核心 | -| 8 | DCTUD | cu/cd/r/lu/pv(DINT)/qu/qd/cv(DINT) | 核心 | -| 9 | R_TRIG | clk/q = BOOL/BOOL | 核心 | -| 10 | F_TRIG | clk/q = BOOL/BOOL | 核心 | -| 11 | SR / RS（锁存） | s1/r/s/q… | 扩展 | -| 12 | PWM | in/pt/q… | 扩展 | -| 13 | RTC | 日期时钟字段 | 扩展 | - -### 10.8 字符串（未来，元数据段 + 16/32B） - -| 指令 | 组 | fmt | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---| -| STR_LEN | 16B | SLOT+off | 字符串长度 | 预留 | -| STR_CMP / STR_EQ | 16B | SLOT+off | 比较（按元数据段定长/变长） | 预留 | -| STR_CONCAT | 32B | 预留 | 拼接 | 预留 | -| STR_MID / STR_LEFT / STR_RIGHT | 16B/32B | 预留 | 取子串 | 预留 | -| STR_FIND / STR_REPLACE | 32B | 预留 | 查找/替换 | 预留 | - -### 10.9 数组（未来） - -| 指令 | 组 | fmt | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---| -| ARR_LEN | 16B | SLOT+off | 数组长度 | 预留 | -| ARR_LOAD / ARR_STORE | 32B | 预留 | 索引访问（基槽+index） | 预留 | - -### 10.10 系统 - -| 指令 | 组 | fmt | 语义 | 状态 | -|---|---|---|---|---| -| NOP | 4B | NONE | 空操作（占位/对齐） | 核心 | - -### 10.11 op 预算核对（前缀编码按组分治） - -| 组 | op 空间 | v1 核心用量 | 扩展/预留量 | -|---|---|---|---| -| 4B（op:7） | 128 | MOVE/NOP/NOT/RET ≈ 4 | 124（浮点单目/舍入/CONV 等） | -| 8B（op:6） | 64 | ADD..CMP/LOAD/STORE/LOADK/CALL/CAL/JMP/JT/JF ≈ 19 | 45（位运算/移位/GETBIT 等） | -| 16B（op:5） | 32 | LOAD_OFF/STORE_OFF ≈ 2 | 30（LOADK64/字符串/数组） | -| 32B（op:4） | 16 | 0 | 16（JTBL/复杂字符串） | - -> 注：以上为全功能**目标清单**，v1 只实现「核心」列；「扩展/预留」列给出指令格式占位， -> 具体操作数形态（如 GETBIT 的槽/寄存器目标、CONV 舍入模式）在实现时定稿。 +全功能目标下的完整指令清单（10 类 ~55 条，含 op 预算核对）已拆分为独立文档： +[`指令集清单.md`](指令集清单.md)。状态列：`核心` = v1 实现；`扩展` = v1 后实现；`预留` = 仅留编码/未来。 diff --git a/Doc/isa/指令集清单.md b/Doc/isa/指令集清单.md new file mode 100644 index 0000000..581640e --- /dev/null +++ b/Doc/isa/指令集清单.md @@ -0,0 +1,130 @@ +# 指令集清单（V2 草案） + +> 状态：**草案**。全功能目标下的完整指令清单，与 [`指令集优化.md`](指令集优化.md) 配套—— +> 该文定义指令**格式**（变长/位段/长度组），本文列出指令**清单**（名称/组/格式/操作数/状态）。 +> 组 = 长度组（前缀编码：`1`=4B、`01`=8B、`001`=16B、`0001`=32B）；fmt = 操作数形态。 +> type 列：`有` = 用 type 位段（宽度/符号/浮点语义）、`无` = type=NONE、`dst` = type 位段为转换目标类型。 +> 操作数记法：rd=目标寄存器、rs/ra/rb=源寄存器、slot=槽号、off=字段偏移、const_id=常量表下标、fn_id=函数下标、fb_id=内建 FB id。 + +> 全功能目标下的完整指令清单。**状态列**：`核心` = v1 实现；`扩展` = v1 后实现；`预留` = 仅留编码/未来。 +> 组 = 长度组（前缀编码：`1`=4B、`01`=8B、`001`=16B、`0001`=32B）；fmt = 操作数形态。 +> type 列：`有` = 用 type 位段（宽度/符号/浮点语义）、`无` = type=NONE、`dst` = type 位段为转换目标类型。 +> 操作数记法：rd=目标寄存器、rs/ra/rb=源寄存器、slot=槽号、off=字段偏移、const_id=常量表下标、fn_id=函数下标、fb_id=内建 FB id。 + +### 10.1 数据搬运 + +| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---|---|---| +| MOVE | 4B | RR | 无 | rd, rs | 寄存器间搬运（int64 全宽） | 核心 | +| NOP | 4B | NONE | 无 | — | 空操作 | 核心 | +| LOAD | 8B | SLOT | 有 | rd, slot | 槽→寄存器（按 type 读宽+扩展） | 核心 | +| STORE | 8B | SLOT | 有 | slot, rs | 寄存器→槽（按 type 写宽） | 核心 | +| LOADK | 8B | IMM | 有 | rd, const_id | 常量表→寄存器（按 type 解释） | 核心 | +| LOAD_OFF | 16B | SLOT+off | 有 | rd, slot, off | 字段读（结构体/FB 共享体） | 核心 | +| STORE_OFF | 16B | SLOT+off | 有 | slot, off, rs | 字段写 | 核心 | +| LOADK64 | 16B | IMM64 | 有 | rd, imm64 | 64 位立即数内嵌（免查表） | 预留 | + +### 10.2 逻辑与位运算 + +| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---|---|---| +| NOT | 4B | RR | 有 | rd, rs | 按 type：BOOL 逻辑非 / 位串取反 | 核心 | +| AND / OR / XOR | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 按 type 位宽 | 核心 | +| NAND / NOR / XNOR | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 扩展三态 | 扩展 | +| SHL / SHR | 8B | RRR | 有 | rd, rs, n | 左移/右移（SHR 按 type 符号：算术/逻辑） | 扩展 | +| ROL / ROR | 8B | RRR | 有 | rd, rs, n | 循环移位（位串） | 扩展 | +| GETBIT | 8B | RRR | 无 | rd, rs, bit | 取位（位号在 rb） | 扩展 | +| SETBIT / CLRBIT / TOGBIT | 8B | RRR | 无 | slot/rd, rs, bit | 置位/清位/翻转（目标可槽） | 扩展 | + +### 10.3 算术 + +| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---|---|---| +| ADD / SUB / MUL / DIV | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 整数饱和 / 浮点 IEEE / 无符号按 type | 核心 | +| MOD | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 取模 | 扩展 | +| NEG | 4B | RR | 有 | rd, rs | 取负 | 扩展 | +| ABS | 4B | RR | 有 | rd, rs | 绝对值 | 扩展 | +| INC / DEC | 4B | RR | 有 | rd, rs | 自增/自减 | 扩展 | +| EXPT | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 幂（整数/浮点） | 扩展 | +| SQRT | 4B | RR | 有 | rd, rs | 平方根 | 扩展 | +| SIN / COS / TAN / ASIN / ACOS / ATAN | 4B | RR | 有 | rd, rs | 三角函数（浮点） | 扩展 | +| LN / LOG / EXP | 4B | RR | 有 | rd, rs | 对数/指数（浮点） | 扩展 | +| ROUND / TRUNC / FLOOR / CEIL | 4B | RR | 有 | rd, rs | 舍入（浮点→整数） | 扩展 | + +### 10.4 比较 + +| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---|---|---| +| CMP_EQ / NE / LT / LE / GT / GE | 8B | RRR | 有 | rd, ra, rb | 按 type：有/无符号/浮点/IEEE（NaN 传播） | 核心 | + +### 10.5 转换 + +| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---|---|---| +| CONV | 4B | RR | dst | rd, rs | 类型转换（dst 在 type 位段；src 值已在寄存器，按 dst 宽度截断/扩展/舍入） | 扩展 | +| TRUNC（并入 CONV 舍入模式） | — | — | — | — | 舍入模式由 CONV 的 op 变体或独立指令（见上） | 扩展 | + +### 10.6 控制流 + +| 指令 | 组 | fmt | type | 操作数 | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---|---|---| +| JMP | 8B | JMP | 无 | off32 | 无条件跳转（相对下一条，字节） | 核心 | +| JT / JF | 8B | JC | 无 | rd, off | rd≠0/==0 跳转 | 核心 | +| CALL | 8B | IMM | 无 | fn_id | 压帧调用（r0..r7 复制） | 核心 | +| RET | 4B | NONE | 无 | — | 弹帧 / MAIN 周期结束 | 核心 | +| CAL | 8B | SLOT | 无 | fb_id, slot | 内建 FB 调用（fb_id 查 [[fb]] 表） | 核心 | +| JTBL | 32B | 预留 | 无 | rd, slot, n | CASE 跳转表 | 预留 | + +### 10.7 内建 FB（CAL + fb_id，[[fb]] 表） + +| fb_id | FB | 字段（类型化） | 状态 | +|---|---|---|---| +| 0 | TON | in/pt/q/et = BOOL/TIME/BOOL/TIME | 核心 | +| 1 | TOF | 同上 | 核心 | +| 2 | TP | 同上 | 核心 | +| 3 | CTU | cu/r/pv(INT)/q/cv(INT) 单字 | 核心 | +| 4 | DCTU | cu/r/pv(DINT)/q/cv(DINT) 双字 | 核心 | +| 5 | CTD | cd/ld/pv(INT)/q/cv(INT) | 核心 | +| 6 | DCTD | cd/ld/pv(DINT)/q/cv(DINT) | 核心 | +| 7 | CTUD | cu/cd/r/lu/pv(INT)/qu/qd/cv(INT) | 核心 | +| 8 | DCTUD | cu/cd/r/lu/pv(DINT)/qu/qd/cv(DINT) | 核心 | +| 9 | R_TRIG | clk/q = BOOL/BOOL | 核心 | +| 10 | F_TRIG | clk/q = BOOL/BOOL | 核心 | +| 11 | SR / RS（锁存） | s1/r/s/q… | 扩展 | +| 12 | PWM | in/pt/q… | 扩展 | +| 13 | RTC | 日期时钟字段 | 扩展 | + +### 10.8 字符串（未来，元数据段 + 16/32B） + +| 指令 | 组 | fmt | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---| +| STR_LEN | 16B | SLOT+off | 字符串长度 | 预留 | +| STR_CMP / STR_EQ | 16B | SLOT+off | 比较（按元数据段定长/变长） | 预留 | +| STR_CONCAT | 32B | 预留 | 拼接 | 预留 | +| STR_MID / STR_LEFT / STR_RIGHT | 16B/32B | 预留 | 取子串 | 预留 | +| STR_FIND / STR_REPLACE | 32B | 预留 | 查找/替换 | 预留 | + +### 10.9 数组（未来） + +| 指令 | 组 | fmt | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---| +| ARR_LEN | 16B | SLOT+off | 数组长度 | 预留 | +| ARR_LOAD / ARR_STORE | 32B | 预留 | 索引访问（基槽+index） | 预留 | + +### 10.10 系统 + +| 指令 | 组 | fmt | 语义 | 状态 | +|---|---|---|---|---| +| NOP | 4B | NONE | 空操作（占位/对齐） | 核心 | + +### 10.11 op 预算核对（前缀编码按组分治） + +| 组 | op 空间 | v1 核心用量 | 扩展/预留量 | +|---|---|---|---| +| 4B（op:7） | 128 | MOVE/NOP/NOT/RET ≈ 4 | 124（浮点单目/舍入/CONV 等） | +| 8B（op:6） | 64 | ADD..CMP/LOAD/STORE/LOADK/CALL/CAL/JMP/JT/JF ≈ 19 | 45（位运算/移位/GETBIT 等） | +| 16B（op:5） | 32 | LOAD_OFF/STORE_OFF ≈ 2 | 30（LOADK64/字符串/数组） | +| 32B（op:4） | 16 | 0 | 16（JTBL/复杂字符串） | + +> 注：以上为全功能**目标清单**，v1 只实现「核心」列；「扩展/预留」列给出指令格式占位， +> 具体操作数形态（如 GETBIT 的槽/寄存器目标、CONV 舍入模式）在实现时定稿。 diff --git a/Doc/索引.md b/Doc/索引.md index 2e004a6..4f3982a 100644 --- a/Doc/索引.md +++ b/Doc/索引.md @@ -10,6 +10,7 @@ doc/ isa/stb文件格式.md isa/指令配置.md isa/指令集优化.md + isa/指令集清单.md compiler/编译管线.md compiler/STCompiler使用说明.md compiler/词法.md @@ -30,6 +31,7 @@ doc/ | [`isa/stb文件格式.md`](isa/stb文件格式.md) | `.stb` 结构说明（用 line1 真实字节拆解） | | [`isa/指令配置.md`](isa/指令配置.md) | ops.txt：指令登记唯一事实来源、OpTable、屏蔽机制 | | [`isa/指令集优化.md`](isa/指令集优化.md) | **V2 草案**：变长指令、槽表/值区、IEC 类型扩展、待确认问题 | +| [`isa/指令集清单.md`](isa/指令集清单.md) | **V2 草案**：全功能指令清单（10 类 ~55 条，核心/扩展/预留） | | [`compiler/编译管线.md`](compiler/编译管线.md) | 编译器边界与管线 | | [`compiler/STCompiler使用说明.md`](compiler/STCompiler使用说明.md) | 构建、用法、工程文件、ST 子集、错误类别 | | [`compiler/词法.md`](compiler/词法.md) | 12.4 词法：关键字表、token、大小写、TIME 字面量 |