From 7caa407485805967f6b8844d46595d956990e389 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: chentianya Date: Tue, 25 Aug 2026 11:55:05 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E9=98=B6=E6=AE=B51-2=EF=BC=9A=E6=8C=87?= =?UTF-8?q?=E4=BB=A4=E9=85=8D=E7=BD=AE.md=20=E9=87=8D=E5=86=99=E4=B8=BA=20?= =?UTF-8?q?machine.toml=20V2=20schema=EF=BC=88N5=20=E5=AE=9A=E7=A8=BF?= =?UTF-8?q?=EF=BC=89?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit - op 表：prefix+op（分区内编号）替代 opcode；fmt 与前缀互锁；func 类别 （none/width/full/float/dst） - type 表：19 条（base 基元别名 + kind 语义 + func 显式映射，互锁强校验） - fb 表：14 条（fb_id 0..14 + 字段类型，布局偏移编译期按 1/2/4/8 对齐算） - 强校验清单 5 项 + 加东西流程 + 与 V1 schema 差异表 --- Doc/isa/指令配置.md | 241 +++++++++++++++++++++++--------------------- 1 file changed, 127 insertions(+), 114 deletions(-) diff --git a/Doc/isa/指令配置.md b/Doc/isa/指令配置.md index 88baef7..5d84efa 100644 --- a/Doc/isa/指令配置.md +++ b/Doc/isa/指令配置.md @@ -1,176 +1,189 @@ -# 机器定义文件（machine.toml） +# 机器定义文件（machine.toml V2） 指令集与类型的**唯一事实来源**，**只给编译器**（STCompiler/compiler）使用。执行器（vm）不读本文件——它是下位机程序，内建全部指令。 +V2 规格（STATOR2，阶段 1 定稿；N5 闭合）。schema 变更：opcode → 前缀分区 + op；class/format → fmt；CAL_* 8 op → 1 CAL + fb 表 14 条。 -## 架构（最终定案） +## 架构 ```text -machine.toml（只给编译器：meta + type 别名表 + op 表 + fb 表） - │ 运行时加载（toml++）+ 强校验 +machine.toml（只给编译器：meta + type 表 + op 表 + fb 表） + │ 运行时加载（toml++）+ 强校验（前缀/op/func/fmt 互锁） ▼ STCompiler → compiler（编码 opcode / 类型元数据 / FB 布局 全部来自配置） │ 写 .stb（compiler 自带写实现：型号标识[32] + SHA-256 文件尾） ▼ .stb ──→ BytecodeExecutor → vm（执行 switch 在 vm；读 .stb 自实现） - │ + 型号匹配校验 + SHA-256 校验 + │ + 型号匹配校验（STATOR2）+ SHA-256 校验 ▼ isa（归执行器侧，只管指令定义） ``` | 模块 | 职责 | |---|---| -| `compiler` | 配置驱动编译；自带 `.stb` 写实现；`--disasm` 用配置参数名/format 自格式化 | -| `vm` | 内建全指令集（执行 switch 在 vm）；自带 `.stb` 读实现 + 型号/SHA-256 校验；无屏蔽、不读配置 | -| `isa` | **归执行器侧**（vm 依赖），**只管指令定义**：Op 枚举/Instr/Encode/OpFormat/OpClass/类型/饱和/disasm。指令的具体执行实现在 vm | -| `machine.toml` | 编译器唯一知识来源 | +| `compiler` | 配置驱动编译；自带 `.stb` 写实现；`--disasm` 用配置参数名/形态自格式化 | +| `vm` | 内建全指令集（执行 switch 在 vm）；自带 `.stb` 读实现 + 型号/SHA-256 校验；不读配置 | +| `isa` | 归执行器侧（vm 依赖），只管指令定义：前缀分区/Op/Instr/Encode/形态/类型/饱和/disasm | +| `machine.toml` | 编译器唯一知识来源（V2 schema，本文） | -## 决策清单（定案） +## 决策清单（V2 定案） -1. 指令两大分类：**PLAIN**（无实例，26 条）/ **INSTANCE**（有实例，8 条 `CAL_*`） -2. 三层分类：`class`（操作对象）→ `format`（操作数形态）→ `参数名`（语义） -3. isa 归执行器侧、只管指令定义；执行 switch 留在 vm -4. 配置改 TOML、改名 machine.toml，只给编译器；vm 不需要配置 -5. 一致性靠 `.stb`：**型号标识[32]**（定长字符串含版本）+ **SHA-256 文件尾**（compiler/vm 各实现一份）+ 强校验 -6. 类型：**基元内置**（编译器内建 bit/int8..uint64/float32/float64，元数据在代码）；配置类型行 = `name + base + range? + tag`（别名）；**值域约束进配置**（如 BOOL range=[0,1]） -7. 字符串：**方案 A**（v1 不做；"组合类型"（含定长字符串 STRING(n)）为未来扩展，需时再扩 .stb 格式） -8. `.stb` 读写：compiler 写、vm 读，**各自实现**（无共享 image 模块） -9. 冻结哈希测试更新（接受） +1. **指令编码**：变长 4/8/16/32B；**前缀分区**表达长度与形态（`11`/`10`/`011`/`010 xxx`/`0010`/`0011`/`0001`） +2. **op 表**：`prefix + op`（分区内编号）替代 V1 的单一 opcode；`fmt` 与前缀互锁；`func` 类别表达数据语义 +3. **类型**：19 种 IEC 类型（编译器内建基元别名 + kind 语义 + func 显式映射） +4. **FB**：14 条内建（fb_id 0..14），`[[fb]]` 表承载字段类型；CAL 指令 + fb_id16（V1 的 CAL_* 8 op 作废） +5. 新增指令/类型/FB：**只改配置 + 对应实现**，指令格式零变化（N2/N3 预留位已留） -## 指令三层分类 - -```text -class（操作对象） → format（操作数形态） → 参数名（操作数语义） - PLAIN/INSTANCE RR/RRR/IMM/SLOT/ rd/rs/const_id/ - JMP/JC/CALL/CAL/NONE slot/off/fn_id/instance -``` - -| 大类 | 操作对象 | 现有指令 | -|---|---|---| -| **PLAIN**（无实例） | 寄存器 / 立即数 / 槽号 / 分支 / 调用 | MOVE/LOADK/NOT/AND/OR/算术/CMP_* / JMP/JT/JF / LOAD_*/STORE_* / CALL/RET（26 条） | -| **INSTANCE**（有实例） | 数据区实例块（内建 FB） | CAL_TON/TOF/TP/CTU/CTD/CTUD/R_TRIG/F_TRIG（8 条） | - -format 不可省：同是"第二个操作数是数字"，`LOADK`/`LOAD_I`/`CALL` 渲染相同但语义不同（常量 id / 槽号 / fn_id，由参数名表达）；"数字 vs 寄存器 vs 偏移"的渲染差异（`r%d` / `%u` / `%+d`）只有 format 能表达。 - -## 配置文件格式（TOML） +## 配置文件格式（TOML V2） **全属性必填，不可省略**： ```toml [meta] name = "STATOR" # 型号名（参与 .stb 型号标识） -version = 1 # 指令集版本（参与 .stb 型号标识） +version = 2 # 格式版本（型号标识 = "STATOR2"；V1 = 1） -# ---- 类型：编译器内建基元（bit/int8/int16/int32/int64/uint8/uint16/uint32/uint64/float32/float64） -# 配置类型 = 基元别名（+ 值域约束 + .stb 契约 tag） +# ---- 类型：19 种 IEC 类型（V2） +# base = 编译器内建基元（bit/int8/int16/int32/int64/uint8/uint16/uint32/uint64/float32/float64） +# kind = 语言语义（bool/bit/int/uint/float/time/date）——同 func 不同 kind 区分（BOOL/BYTE/USINT） +# func = type 位段值（0..9），与 base 宽度/符号互锁强校验 [[type]] name = "BOOL" base = "uint8" -range = [0, 1] # 值域约束（语言语义数据化；缺省 = 基元全范围） -tag = 0 # 常量表契约（强校验） +kind = "bool" +func = 0 [[type]] -name = "INT" -base = "int16" -tag = 1 +name = "BYTE" +base = "uint8" +kind = "bit" +func = 0 [[type]] -name = "TIME" -base = "int64" -tag = 2 +name = "USINT" +base = "uint8" +kind = "uint" +func = 0 -# ---- 指令（全属性必填） +# ...（其余 16 条见 §类型系统，格式同） + +# ---- 指令（V2：prefix + op + fmt + func 类别） +# prefix：形态前缀（11/10/011/010000..010101/0010/0011/0001） +# op：分区内编号（0 起） +# fmt：操作数形态（RR/NONE/RRR/IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL/SLOT+off/IMM64/预留） +# func：数据语义类别（none=无类型 / width=宽度 0..3 / full=全矩阵 0..9 / +# float=浮点 8/9 / dst=目标类型 0..9） +# params：参数名（与 fmt 互锁，见强校验） [[op]] name = "MOVE" -opcode = 0 -class = "plain" # plain / instance -format = "RR" +prefix = "11" +op = 0 +fmt = "RR" +func = "width" params = ["rd", "rs"] enabled = true [[op]] -name = "CAL_TON" -opcode = 24 -class = "instance" -format = "CAL" -params = ["instance"] +name = "LOAD" +prefix = "010001" +op = 0 +fmt = "SLOT" +func = "full" +params = ["rd", "slot"] +enabled = true + +[[op]] +name = "CAL" +prefix = "010101" +op = 0 +fmt = "CAL" +func = "none" +params = ["fb_id", "slot"] enabled = true [[op]] name = "RET" -opcode = 33 -class = "plain" -format = "NONE" +prefix = "10" +op = 1 +fmt = "NONE" +func = "none" params = [] enabled = true -# ---- 内建 FB（布局登记；cal_opcode 与 op 行强校验一致） +# ---- 内建 FB（14 条；fb_id 唯一 0..14；字段类型命中 type 表；布局偏移编译期按 1/2/4/8 对齐计算） [[fb]] -name = "ton" -opcode = 24 +name = "TON" +fb_id = 0 fields = [["in", "BOOL"], ["pt", "TIME"], ["q", "BOOL"], ["et", "TIME"]] [[fb]] -name = "ctud" -opcode = 29 -fields = [["cu", "BOOL"], ["cd", "BOOL"], ["r", "BOOL"], ["lu", "BOOL"], - ["pv", "INT"], ["qu", "BOOL"], ["qd", "BOOL"], ["cv", "INT"]] +name = "CTU" +fb_id = 3 +fields = [["cu", "BOOL"], ["r", "BOOL"], ["pv", "INT"], ["q", "BOOL"], ["cv", "INT"]] + +[[fb]] +name = "DCTU" +fb_id = 4 +fields = [["cu", "BOOL"], ["r", "BOOL"], ["pv", "DINT"], ["q", "BOOL"], ["cv", "DINT"]] + +[[fb]] +name = "RTC" +fb_id = 14 +fields = [["enable", "BOOL"], ["date", "DATE"], ["tod", "TOD"]] ``` -## 类型系统 +## 类型系统（19 条，func 互锁） -- **基元内置**：编译器内建 `bit/int8/int16/int32/int64/uint8/uint16/uint32/uint64/float32/float64`（宽度/有无符号/是否浮点元数据在代码，C 语义） -- **别名**：配置类型行只写 `name + base + range? + tag`——宽度/符号/浮点从 base 继承 -- **值域约束**：`range`（如 BOOL [0,1]）供编译器做常量/赋值检查；缺省 = 基元全范围 -- **tag 契约**：`tag`（0/1/2）与 `.stb` 常量表格式强校验（防 type 表改序破坏旧 .stb） -- **字符串**：v1 不做（方案 A）；组合类型（含 `STRING(n)`）为未来扩展，文档预留，需时再扩 `.stb` 格式 -- 半数据化边界：**类型定义数据化**（配置），**运算/类型检查语义代码化**（如 AND 只吃 BOOL 是语言规则，在 compiler 代码；饱和算术在 vm/isa） +| 类型 | base 基元 | kind | func | 宽度/符号 | +|---|---|---|---|---| +| BOOL | uint8 | bool | 0 | 1B — | +| BYTE | uint8 | bit | 0 | 1B 无 | +| WORD | uint16 | bit | 2 | 2B 无 | +| DWORD | uint32 | bit | 4 | 4B 无 | +| LWORD | uint64 | bit | 6 | 8B 无 | +| SINT | int8 | int | 1 | 1B 有 | +| INT | int16 | int | 3 | 2B 有 | +| DINT | int32 | int | 5 | 4B 有 | +| LINT | int64 | int | 7 | 8B 有 | +| USINT | uint8 | uint | 0 | 1B 无 | +| UINT | uint16 | uint | 2 | 2B 无 | +| UDINT | uint32 | uint | 4 | 4B 无 | +| ULINT | uint64 | uint | 6 | 8B 无 | +| TIME | int64 | time | 7 | 8B 有(ms) | +| REAL | float32 | float | 8 | 4B IEEE754 | +| LREAL | float64 | float | 9 | 8B IEEE754 | +| DATE | uint32 | date | 4 | 4B 无(天) | +| TOD | uint32 | date | 4 | 4B 无(当日 ms) | +| DT | uint64 | date | 6 | 8B 无 | -## .stb 加固（格式冻结更新） +- **func 互锁规则**：`(width, signed)` 组合必须与 func 匹配（1B无=0、1B有=1、2B无=2、2B有=3、4B无=4、4B有=5、8B无=6、8B有=7、F32=8、F64=9） +- **kind 语义**：bool（编译器强制 0/1）、bit（位串，逻辑/移位运算）、uint（无符号整数算术）、int（有符号整数算术）、float（浮点）、time（TIME 毫秒）、date（DATE/TOD/DT，v1 不运算） +- **语言层 19 类型名全量进关键字**；禁隐式变量转换；字面量按上下文适配；进制前缀 2#/8#/16# -见 [`指令与映像.md`](指令与映像.md)：头新增 **型号标识[32]**（定长 ASCII 字符串，含版本，不足补 `'\0'`）；文件尾新增 **SHA-256[32]**（对前面全部内容计算，compiler 写侧 / vm 读侧各自实现）。执行器读取时： +## 强校验清单（加载时，任一不符 → 报错退出） -```text -型号标识与自身支持型号不匹配 → 直接报错 -SHA-256 不匹配 → 报错（文件损坏/篡改） -``` - -## 强校验清单（加载/读取时，任一不符 → 报错退出） - -1. TOML 语法与字段完整性（全属性必填） -2. `type.base` 命中内建基元；`range` 合法（min ≤ max、类型相符） -3. `tag` 与 `.stb` 常量表契约一致（0/1/2） -4. `op.opcode` 唯一、0..255；`class` 合法；`format` 合法；**类别-格式互锁**（INSTANCE ↔ CAL） -5. `fb.opcode` 与 op 行的 CAL_* 一致；fb 字段类型命中配置类型表 -6. 型号标识（.stb 侧） +1. **meta**：`name` 非空、`version` = 2 +2. **type**：19 条必填全集（BOOL..DT）；`base` 命中内建基元；`kind` 合法；`func` ∈ 0..9 且与 base 的 (width, signed) 互锁 +3. **op**：`prefix` 合法（11/10/011/010000..010101/0010/0011/0001）；`prefix` 与 `fmt` 互锁（11↔RR、10↔NONE、011↔RRR、010000↔IMM、010001↔SLOT、010010↔JMP、010011↔JC、010100↔CALL、010101↔CAL、0010↔SLOT+off、0011↔IMM64）；`op` 分区内唯一；`func` 类别合法（none/width/full/float/dst）；`params` 数量与 fmt 互锁（RR=2、NONE=0、RRR=3、IMM=2、SLOT=2、JMP=1、JC=2、CALL=1、CAL=2、SLOT+off=3、IMM64=2）；`enabled` 布尔 +4. **fb**：14 条必填全集（fb_id 0..14）；`fb_id` 唯一；字段名唯一；字段类型命中 `[[type]]` 表 +5. **op-fb 互锁**：`CAL`（010101）的 fb_id 由 `[[fb]]` 表提供——CAL 指令存在当且仅当 fb 表非空 ## 加东西的流程 -```text -加普通指令：machine.toml 加 [[op]] 一行 + vm 一个语义 case → 重建 vm -加内建 FB ：machine.toml 加 [[fb]] 一行 + vm 一个语义 case → 重建 vm（compiler 免重建） -加语言类型：machine.toml 加 [[type]] 一行（别名+tag）+ 类型检查/VM 语义代码 → 重建 -改型号版本：machine.toml [meta] version +1 → 旧 .stb 被旧/新执行器按型号校验决定是否接受 -``` +| 加什么 | 改配置 | 改代码 | +|---|---|---| +| 新指令（RR/RRR 等已有形态） | op 表加一行（分区内空闲 op） | 编译器发射 + vm 执行 switch | +| 新形态（fmt 11..15） | — | 指令编码 + 两端实现（预留位） | +| 新类型（标量） | type 表加行 + func 空位 | 编译器类型层 + vm func 表 | +| 新内建 FB | fb 表加行 | vm do_cal 分派 + 编译器实例布局 | +| 字符串/数组/跳转表 | — | 32B 组（0001）实现（N2/N4，延后） | -## 执行计划（分支 dev_ops_config） +## 与 V1 schema 的差异 -``` -0. 文档定案（本文 + 指令与映像.md 格式冻结更新 + stb文件格式.md 修订注记） ← 当前 -1. ✅ OpFormat/OpClass 显式化 + disasm 表驱动（已完成，35dabf4） -2. machine.toml 落地：meta + type 表 + op 34 条 + fb 8 条 -3. compiler 配置驱动改造：toml++ 加载 + 强校验；编码 opcode / 类型元数据 / - FB 布局来自配置（compiler 不再依赖 isa） -4. .stb 写侧：compiler 实现 型号标识[32] + SHA-256 文件尾 -5. .stb 读侧：vm 自实现读 + 型号匹配 + SHA-256 校验（isa 的 Image 拆出） -6. CLI：STCompiler --machine （编译路径必填） -7. 测试：machine 解析/校验负例、型号不匹配报错、SHA-256 篡改检测、 - 冻结哈希更新、全量回归 -8. 文档 + 提交 -``` - -## 实现前确认项（4 项，未定案） - -1. 配置文件名与位置：建议 `compiler/machine.toml`（只归编译器用） -2. 型号标识生成规则：建议 `[meta] name + version` 拼成 32 字节（如 `"STATOR" + "1"` → 补 `'\0'`）；vm 内建"支持型号列表"比对 -3. compiler 内部 `TypeKind`（Bool/Int/Time）：保留为语言语义枚举（类型检查规则），元数据从配置 base 查 -4. 依赖方向确认：`compiler` 不再依赖 `isa`（`compiler → toml++` 自有；`STCompiler → compiler`；`vm → isa`） +| 项 | V1 | V2 | +|---|---|---| +| meta.version | 1 | **2** | +| op 标识 | `opcode`（0..33 全局） | **`prefix` + `op`**（分区内） | +| 分类 | class（plain/instance）+ format | **fmt**（与 prefix 互锁） | +| 数据语义 | tag（0/1/2） | **func** 类别（none/width/full/float/dst） | +| 类型 | 3 条（BOOL/INT/TIME） | **19 条**（base/kind/func） | +| FB | 8 条（opcode 对应 CAL_*） | **14 条**（fb_id 0..14） |