阶段5-2：文档收尾——vm 指令执行/扫描周期、compiler 寄存器码/符号表/STCompiler说明、executor 入口全部更新为 V2

Doc/vm/指令执行.md

@@ -1,128 +1,136 @@
-# 指令执行流程（12.9）
+# 指令执行流程（V2）
 
 `vm` 模块的指令执行语义：取指、译码、执行、故障。规范以 [`指令与映像.md`](../isa/指令与映像.md) 为准，本文描述**执行器怎么跑一条指令**。执行模型见 [`初步计划.md`](../初步计划.md) 第 2 节。
 
 ## 执行模型
 
 ```text
-加载（Machine::create）：解析 .stb（vm 自读实现）→ 型号匹配（内建 STATOR1）→ SHA-256 校验
+加载（Machine::create）：解析 .stb（vm 自读实现）→ 型号匹配（内建 STATOR2）→ SHA-256 校验
   任一不符 → 直接拒绝（不创建机器）
+  值区（data_）取映像值段的写副本（周期内 FB 字段/全局可变）
+  边沿缓冲 edge_prev_（每槽 2 字节，跨周期保留）
+  栈区预分配 max_stack 字节（栈方案 C，编译期算出）
 
 每个扫描周期（run_cycle）：
-  1. pc = 0，从入口函数（MAIN）开始逐条执行
+  1. cycle_count = 0；pc = 0，从入口函数（MAIN）逐条执行
   2. 执行到 MAIN 的 RET → 周期结束
-  3. （I 采样 / Q 写回由 executor 按 sidecar 做，VM 只管数据区）
-  4. 定时器在 CAL_* 指令执行时用映像 dt_ms 推进
+  3. 周期末清调用栈（保留栈底 MAIN 帧，sp 回退到 MAIN 帧顶）
+  4. （I 采样 / Q 写回由 executor 按 sidecar 做，VM 只管值区）
+  5. 定时器在 CAL 指令执行时用映像 dt_ms 推进；RTC 用累计周期数 × dt_ms
 ```
 
-- **pc**：当前指令在函数字节码段内的下标（指令条数单位，从 0 起）
-- **取指**：函数表 `func_row(fn_id)` → `code_offset`（字节）→ `code_bytes[code_offset/4 + pc]` 读 u32（小端）
-- **译码**：拆 `op / rd / a / b` 四字段，`a|b` 按操作码解释为寄存器对、槽号（u16）、或跳转偏移（int16）
+- **pc**：当前指令在函数字节码段内的**字节**下标（从 0 起）
+- **取指**：函数表 `func_row(fn_id)` → `code_offset` + `code_len`（字节）→ pc 越界 → `BadOp`；`instr_len` 按前缀定长（4/8/16/32B）搬字节
+- **译码**：前缀分区 + `[func:4|空:4]` 字节1；`op` 按前缀分区查名；寄存器越界按 `uses_*` 直推（RRR/CC/RR 等）→ `BadOp`
+- **周期计数**：每条指令执行后 `cycle_count++`；超过映像头 `cycle_limit` → `CycleLimit`（周期中止）
+- **pc 先指向下一条（字节）**；跳转指令再 `pc += off`（off 相对下一条，与编译端 patch_jump 一致）
 
-## 帧与调用栈
+## 帧与调用栈（栈方案 C）
 
 ```cpp
-struct Frame {
-    uint32_t fn_id;              // 当前函数
-    std::vector<int64_t> regs;   // 寄存器文件，大小 = 函数头 nregs
-    uint32_t ret_pc;             // CALL 后应恢复的 pc（仅非 MAIN 帧有意义）
-    uint32_t ret_fn_id;          // 返回目标函数（调用方）
-};
+// 栈区（stack_，预分配 max_stack 字节）：
+// [MAIN 帧][帧2][帧3]... 从低地址起连续压栈
+// 每帧 = 12B 帧头 + nregs×8 寄存器文件
+// 帧头：hdr[0]=fn_id  hdr[1]=ret_pc（字节）  hdr[2]=ret_fn_id
 ```
 
-- 调用栈 `std::vector<Frame>`，**深度上限 64**；超限 → `StackOverflow` 故障
+- 调用栈深度**上限 64**（`frames_.size() >= 64` 时 CALL → `StackOverflow`）；同时 `sp_ + 帧大小 > max_stack` → `StackOverflow`（双检查）
 - **MAIN 帧跨周期保留**（PROGRAM 变量状态持久）；周期结束只清调用栈（保留栈底 MAIN 帧）
 - 帧寄存器初值 0
 
-### CALL / RET（调用约定，冻结于 12.8）
+### CALL / RET（调用约定）
 
 ```text
 CALL fn_id:
   1. 新帧：regs 大小 = callee 的 nregs，全部 0
-  2. 复制当前帧 r0..r7 → 新帧 r0..r7（实参已在调用点 MOVE 进 r1..r7）
-  3. 新帧 ret_pc = 当前 pc + 1（CALL 的下一条）、ret_fn_id = 当前函数
+  2. 复制当前帧 r0..r7 → 新帧 r0..r7（实参已在调用点 MOVE 进 r1..r7）——全宽复制
+  3. 新帧 ret_pc = 当前 pc（已指向 CALL 下一条，字节）、ret_fn_id = 当前函数
   4. 压栈，pc = 0，fn_id = callee
 
 RET:
-  1. 若当前是 MAIN（栈深 0）→ 周期结束
+  1. 若当前是 MAIN（栈深 1）→ 周期结束（ended_ = true）
   2. 否则：复制当前帧 r0..r7 → 调用方帧 r0..r7（r0 = 结果，r1..r7 原样返回）
   3. 弹栈，pc = ret_pc，fn_id = ret_fn_id
 ```
 
-## 值表示（寄存器 / 槽统一约定）
+## 值表示（func 位段驱动）
 
-| 类型 | 表示 | 说明 |
-|---|---|---|
-| BOOL | `0` / `1` | 逻辑指令产出、字面量 TRUE=1 |
-| INT | `int16_t` 符号扩展 | `sat_*` 返回 int16，赋给 int64 寄存器自动符号扩展 |
-| TIME | 全 64 位 | 毫秒 |
+| func | 语义 | 宽度 | 读值扩展 | 类型 |
+|---|---|---|---|---|
+| 0 | 无符号 | 1B | 高位清 0 | BOOL/BYTE 等 |
+| 1 | 有符号 | 1B | 符号扩展 | SINT |
+| 2 | 无符号 | 2B | 高位清 0 | WORD/UINT |
+| 3 | 有符号 | 2B | 符号扩展 | INT |
+| 4 | 无符号 | 4B | 高位清 0 | DWORD/UDINT |
+| 5 | 有符号 | 4B | 符号扩展 | DINT |
+| 6 | 无符号 | 8B | 原样 | LWORD/ULINT |
+| 7 | 有符号 | 8B | 原样 | LINT |
+| 8 | F32 | 4B | 位模式（int64 低 32 位） | REAL |
+| 9 | F64 | 8B | 位模式原样 | LREAL |
 
-推论：**全宽 int64 比较等价于各类型自身比较**（INT 符号扩展后 -5 < 3 正确）。类型语义由编译期类型检查保证，VM 不查类型。
+- 寄存器（int64）统一承载：窄类型符号扩展/清 0 后，**全宽 int64 比较等价于各类型自身比较**；类型语义由编译期类型检查保证，VM 只按 func 解释
+- TIME/DATE/TOD/DT 走 func 6/7（64 位整数值）
 
-## 数据区访问（8 字节定宽槽，方案 a）
+## 数据区访问（槽表两级）
 
 ```text
-槽号 slot（指令操作数）→ 数据偏移 = slot × 8
-LOAD_* rd, slot     →  rd = 读 data[slot*8 .. slot*8+8)（8 字节原样）
-STORE_* slot, rs    →  写 data[slot*8 .. slot*8+8) = rs（8 字节原样）
+槽号 slot（指令操作数，u32）→ 槽表条目（8B：addr:u32 + 预留:u32）→ 值区字节偏移 addr
+LOAD  rd, slot   →  rd = 读 value[addr .. addr+宽)（按 func 宽度 + 扩展）
+STORE slot, rs   →  写 value[addr .. addr+宽) = rs（按 func 宽度截断）
+LOAD_OFF  rd, slot, off → 读 value[addr+off .. ]（FB 字段访问）
+STORE_OFF slot, off, rs → 写 value[addr+off .. ]（FB 字段访问）
 ```
 
-`LOAD_I` / `LOAD_M` / `LOAD_GLOBAL` / `STORE_Q` / `STORE_M` / `STORE_GLOBAL` 执行逻辑完全相同（v1 单一数据区，操作码只作语义标签）。
+槽表条目数 = `n_slots`；槽号越界（`slot >= n_slots`）或地址 + 宽度越出值段 → `BadSlot`。
 
 ## 指令执行表
 
 | 指令 | 流程 |
 |---|---|
-| `MOVE rd, rs` | `reg[rd] = reg[rs]` |
-| `LOADK rd, cid` | 查常量表 `const_entry(cid)`：BOOL → 0/1；INT → `(int16_t)value` 符号扩展；TIME → 全宽 |
-| `NOT rd, rs` | `reg[rd] = (reg[rs] == 0) ? 1 : 0` |
-| `AND/OR rd, ra, rb` | `reg[rd] = (reg[ra] != 0 && reg[rb] != 0) ? 1 : 0`（或 OR） |
-| `ADD/SUB/MUL/DIV rd, ra, rb` | `sat_add((int16)ra, (int16)rb)` 等，结果符号扩展入 rd |
-| `CMP_xx rd, ra, rb` | 全宽 int64 比较 → `1` / `0` |
-| `JMP off` | `pc += off`（见跳转语义） |
-| `JT rd, off` / `JF rd, off` | `reg[rd] != 0`（JT）/ `== 0`（JF）时 `pc += off`，否则正常 +1 |
-| `LOAD_* rd, slot` | 见数据区访问 |
-| `STORE_* slot, rs` | 见数据区访问 |
-| `CAL_TON/TOF/TP/CTU/CTD/CTUD/R_TRIG/F_TRIG slot` | 见定时器与边沿推进 |
+| `MOVE rd, rs` | `reg[rd] = reg[rs]`（func 0..3 限宽 1/2/4/8B，高位清 0） |
+| `LOADK rd, cid` | 查常量表 `const_entry(cid)`（8B 原始值）：按 func 读低 w 字节 + 扩展（同 read_value；F32/F64 位模式） |
+| `NOT rd, rs` | **逻辑非**：`reg[rd] = (reg[rs] == 0) ? 1 : 0`（恒产 0/1） |
+| `AND/OR/XOR/NAND/NOR/XNOR rd, ra, rb` | **位串逐位**（64 位整域）；BOOL 输入 0/1 下与逻辑等价 |
+| `ADD/SUB/MUL/DIV rd, ra, rb` | 按 func：整数饱和（__int128 中间量）、无符号、F32/F64 IEEE |
+| `CMP_EQ/NE/LT/LE/GT/GE rd, ra, rb` | 按 func 符号性比较（浮点 IEEE）→ `1` / `0` |
+| `NEG rd, rs` | func 8/9 浮点取负（位模式），整数取负 |
+| `JMP off` | `pc += off` |
+| `JT rd, off` / `JF rd, off` | `reg[rd] != 0`（JT）/ `== 0`（JF）时 `pc += off` |
+| `LOAD / STORE` | 见数据区访问（槽表两级） |
+| `LOAD_OFF / STORE_OFF` | 见数据区访问（FB 字段） |
+| `CAL fb_id, slot` | 见内置 FB（15 条） |
 | `CALL fn_id` / `RET` | 见帧与调用栈 |
+| `NOP` | 空转 |
 
-### 跳转语义
+### 整数算术（除法 A：饱和 + 截断）
 
 ```text
-指令执行后 pc 先 +1（指向下一条），跳转指令再 pc += off
-⇒ 目标下标 = 当前 + 1 + off（与编译端 patch_jump 一致）
+整数（func 0..7）：sat_add/sat_sub/sat_mul/sat_div（__int128 中间量，结果夹到类型范围）
+  sat_div：除零 → 返回被除数原值（不抛错）；MIN / -1 → 夹到 MAX；其余截断向零
+浮点（func 8/9）：IEEE 754（除零 → inf；编译期类型检查保证使用域）
 ```
 
-### 周期指令计数
+## 内置 FB（CAL，15 条）
 
-- 每条指令执行后 `cycle_count++`；超过映像头 `cycle_limit` → `CycleLimit` 故障（周期中止）
-- `JMP` / `JT` / `JF` / `CALL` 只算 1 条（cycle_limit 以"执行的指令数"计）
+`CAL fb_id, slot`：`slot` 是实例**槽号**（槽表条目指向实例基址）；字段偏移**编译期对齐计算**（1/2/4/8），字段类型按 machine.toml `[[fb]]` 表。每次执行 = 推进一次，Δt = 映像头 `dt_ms`（不读系统时钟）。边沿检测的"上次输入"存 VM 侧 `edge_prev_`（每槽 2 字节），跨周期保留：
 
-## 定时器与边沿推进（CAL_TON / CAL_TOF / CAL_TP / CAL_CTU / CAL_CTD / CAL_CTUD / CAL_R_TRIG / CAL_F_TRIG）
-
-`CAL_* slot` 的 `slot` 是实例**基槽号**；字段偏移 = 字段序号 × 8（布局冻结：TON/TOF/TP = in/pt/q/et；CTU = cu/r/pv/q/cv；CTD = cd/ld/pv/q/cv；CTUD = cu/cd/r/lu/pv/qu/qd/cv；R_TRIG/F_TRIG = clk/q）。每次执行 = 推进一次，Δt = 映像头 `dt_ms`（不读系统时钟）。边沿检测的"上次输入"存 VM 侧 `edge_prev_`（每实例基槽 2 字节），跨周期保留：
-
-```text
-CAL_TON：
-  in 为真：et += dt（et ≥ pt 时停在 pt）；q = (et ≥ pt) ? 1 : 0
-  in 为假：et = 0；q = 0
-
-CAL_TOF：
-  in 为真：q = 1；et = 0
-  in 掉电：et += dt；et ≥ pt 时 q = 0
-
-CAL_TP（脉冲）：
-  in 上升沿启动 PT 时长脉冲（期间 in 变化不影响）
-  计时中：et += dt；et ≥ pt → q = 0、et 归零（脉冲结束）；否则 q = 1
-  非计时：et = 0；q = 0
-
-CAL_CTU：cu 上升沿 → cv += 1；r → cv = 0；q = (cv ≥ pv) ? 1 : 0
-CAL_CTD：cd 上升沿 → cv -= 1；ld → cv = pv；q = (cv ≤ 0) ? 1 : 0
-CAL_CTUD：cu 上升沿 → cv += 1；cd 上升沿 → cv -= 1；r → cv = 0；lu → cv = pv；
-          qu = (cv ≥ pv) ? 1 : 0；qd = (cv ≤ 0) ? 1 : 0
-CAL_R_TRIG：q = clk 且上次 clk 假（上升沿）
-CAL_F_TRIG：q = !clk 且上次 clk 真（下降沿）
-```
+| fb_id | FB | 字段布局（偏移：类型） | 语义 |
+|---|---|---|---|
+| 0 | TON | in@0:B，pt@8:TIME，q@16:B，et@24:TIME | in 真：et += dt（et ≥ pt 停在 pt）；q = (et ≥ pt) |
+| 1 | TOF | 同 TON | in 真：q=1、et=0；in 掉电：et += dt，et ≥ pt → q=0 |
+| 2 | TP | 同 TON | in 上升沿启动 PT 时长脉冲；计时 et += dt，期满 q=0、et=0 |
+| 3 | CTU | cu@0:B，r@1:B，pv@2:INT，q@4:B，cv@6:INT | cu 上升沿 cv += 1；r → cv=0；q = (cv ≥ pv) |
+| 4 | DCTU | cu@0:B，r@1:B，pv@4:DINT，q@8:B，cv@12:DINT | 同 CTU（DINT） |
+| 5 | CTD | cd@0:B，ld@1:B，pv@2:INT，q@4:B，cv@6:INT | cd 上升沿 cv -= 1；ld → cv=pv；q = (cv ≤ 0) |
+| 6 | DCTD | 同 DCTU 布局 | 同 CTD（DINT） |
+| 7 | CTUD | cu@0:B，cd@1:B，r@2:B，lu@3:B，pv@4:INT，qu@6:B，qd@7:B，cv@8:INT | cu 上升沿 +1、cd 上升沿 -1；r → 0；lu → pv；qu=(cv≥pv)、qd=(cv≤0) |
+| 8 | DCTUD | cu@0，cd@1，r@2，lu@3:B，pv@4:DINT，qu@8，qd@9:B，cv@12:DINT | 同 CTUD（DINT） |
+| 9 | R_TRIG | clk@0:B，q@1:B | q = clk 且上次 clk 假（上升沿） |
+| 10 | F_TRIG | clk@0:B，q@1:B | q = !clk 且上次 clk 真（下降沿） |
+| 11 | SR | S1@0:B，R@1:B，Q1@2:B | **置位优先**：S1 → Q1=1；否则 R → Q1=0 |
+| 12 | RS | SET@0:B，RESET1@1:B，Q1@2:B | **复位优先**：RESET1 → Q1=0；否则 SET → Q1=1 |
+| 13 | PWM | in@0:B，pt@8:TIME，duty@16:REAL，q@20:B，et@24:TIME | in 真：et += dt（≥ pt 回绕）；q = (et < pt × duty)；in 假：et=0、q=0 |
+| 14 | RTC | enable@0:B，date@4:DATE，tod@8:TOD | 虚拟时钟：累计周期数 × dt_ms（1970 纪元）；enable 真时写 date/tod |
 
 ## 故障
 
@@ -130,38 +138,38 @@ CAL_F_TRIG：q = !clk 且上次 clk 真（下降沿）
 |---|---|---|
 | `None` | — | 正常完成 |
 | `CycleLimit` | 周期指令数 > `cycle_limit`（用例 6） | 中止，返回故障 |
-| `StackOverflow` | 调用栈深度 > 64 | 中止 |
-| `BadOp` | op ≥ 29 | 中止 |
-| `BadSlot` | slot × 8 + 8 > 数据区长度 | 中止 |
-| `BadConst` | const_id ≥ n_consts | 中止 |
+| `StackOverflow` | 调用栈深度 > 64 或 `sp_ + 帧大小 > max_stack` | 中止 |
+| `BadOp` | pc 越界 / 指令截断 / 前缀 RESERVED / 寄存器越界 / CAL fb_id 未知 | 中止 |
+| `BadSlot` | 槽号 ≥ n_slots，或地址 + 宽度越出值段 | 中止 |
+| `BadConst` | LOADK const_id ≥ n_consts | 中止 |
 
-## 示例：line1 MAIN 逐指令推演
+## 示例：line1 MAIN 逐指令推演（V2）
 
-映像：`dt_ms=10`，`cycle_limit=100000`，数据区 56 字节（7 槽 × 8B，方案 a）。
+映像（`--disasm` 实取）：`dt_ms=10`，`cycle_limit=100000`，值区 7 字节；槽 0..4 → 值区 0..4（紧凑 U8：0=EmergencyStop、1=I0_0、2=I0_1、3=Q0_0、4=starter 实例）。
 
 ```text
-初始：MAIN 帧 regs[13] 全 0；槽 0..6 全 0（初值 0）
+初始：MAIN 帧 regs[13] 全 0；槽 0..4 全 0（初值 0）
 假定 executor 已采样：槽 0 = EmergencyStop = 0、槽 1 = I0_0 = 1、槽 2 = I0_1 = 0
 
-pc 指令                    执行后
-── ─────────────────────   ──────────────────────────────
-0  LOAD_I r8, 1            r8 = data[8..16) 低字节 = 1（I0_0）
-1  STORE_GLOBAL r8, 4      槽 4（starter.start）= 1
-2  LOAD_GLOBAL r9, 2       r9 = 0（I0_1）
-3  STORE_GLOBAL r9, 5      槽 5（starter.stop）= 0
-4  LOAD_GLOBAL r8, 8       内联体：r8 = 槽 4 = 1（start）
-5  JF r8, +3               r8≠0 不跳；pc = 6
-6  LOAD_GLOBAL r10, 9      r10 = 槽 5 = 0（stop）
-7  NOT r9, r10             r9 = 1
-8  MOVE r8, r9             r8 = 1
-9  JF r8, +3               r8≠0 不跳；pc = 10
-10 LOAD_I r12, 0           r12 = 槽 0 = 0（EmergencyStop）
-11 NOT r11, r12            r11 = 1
-12 MOVE r8, r11            r8 = 1
-13 STORE_GLOBAL r8, 10     槽 6（starter.q）= 1
-14 LOAD_GLOBAL r8, 10      r8 = 槽 6 = 1
-15 STORE_Q r8, 3           槽 3（Q0_0）= 1
-16 RET                     周期结束；executor 读槽 3 → 硬件
+pc   指令                    执行后
+──   ─────────────────────   ──────────────────────────────
+0x9c LOAD.U8 r8, s1           r8 = value[1] = 1（I0_0）
+0xa4 STORE_OFF.U8 r8, s4, 0   starter.S1（实例基址 4 + 0）= 1
+0xb4 LOAD.U8 r9, s2           r9 = value[2] = 0（I0_1）
+0xbc STORE_OFF.U8 r9, s4, 1   starter.R（4 + 1）= 0
+0xcc LOAD_OFF.U8 r8, s4, 0    r8 = 1（S1）
+0xdc JF r8, +24               r8≠0 不跳；pc = 0xe4 + 0
+0xe4 LOAD_OFF.U8 r10, s4, 1   r10 = 0（R）
+0xf4 NOT r9, r10              r9 = 1
+0xf8 MOVE r8, r9              r8 = 1
+0xfc JF r8, +16               r8≠0 不跳；pc = 0x104
+0x104 LOAD.U8 r12, s0         r12 = value[0] = 0（EmergencyStop）
+0x10c NOT r11, r12            r11 = 1
+0x110 MOVE r8, r11            r8 = 1
+0x114 STORE_OFF.U8 r8, s4, 2  starter.Q1（4 + 2）= 1
+0x124 LOAD_OFF.U8 r8, s4, 2   r8 = 1（Q1）
+0x134 STORE.U8 r8, s3         Q0_0（槽 3）= 1
+0x13c RET                     周期结束；executor 读槽 3 → 硬件
 ```
 
-结果：`Q0_0 = 1`（start=1、stop=0、急停=0 → 电机启动）——与 `EXPECTED.md` 真值表一致。
+结果：`Q0_0 = 1`（start=1、stop=0、急停=0 → 电机启动）——与 `EXPECTED.md` 真值表一致（vm_test 94 checks + executor 端到端验证）。