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指令集优化：B1/B2/B4 定案（1 CAL+fb_id:16、领域指令不进指令集）、C1..C6 未定项记录

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2026-08-24 11:57:38 +08:00
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Doc/isa/指令集优化.md
+24 -5
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@@ -126,6 +126,8 @@
- **LOADF 取消**：结构体/FB 字段访问统一用 LOAD/STORE 16B 变体（基槽 + 偏移） - **LOADF 取消**：结构体/FB 字段访问统一用 LOAD/STORE 16B 变体（基槽 + 偏移）
- **FB 共享体实施**：16B 变体即基址寻址指令，FB 体编译一次消除内联膨胀 - **FB 共享体实施**：16B 变体即基址寻址指令，FB 体编译一次消除内联膨胀
- 结构体语法 v1 **不实现**，只留编码路径（16B 变体 + 元数据段） - 结构体语法 v1 **不实现**，只留编码路径（16B 变体 + 元数据段）
- **FB 编码定案（B1/B2）**：**1 条 CAL**（SLOT 形态，8B：头 2 + fb_id:16 + slot32）+ **fb_id 16 位**（查 machine.toml `[[fb]]` 表）；新增内建 FB 只改配置 + VM 实现，指令格式零变化。V1 的 CAL_TON..CAL_F_TRIG 8 个 opcode 作废
- **领域指令不进指令集（B4 定案）**：运动控制 / 通信等**全部走 FB 库**（ST 层 FB + CALL + 共享体），V2 **不设 EXT 服务指令**——op 位段只承载基础指令
### 2.7 调用与内联策略（V1 现状 + V2 方向） ### 2.7 调用与内联策略（V1 现状 + V2 方向）
@@ -167,17 +169,28 @@
|---|---|---| |---|---|---|
| A1 | 元数据段格式 | 结构体/字符串的表 schema——v1 预留但格式未定（待定） | | A1 | 元数据段格式 | 结构体/字符串的表 schema——v1 预留但格式未定（待定） |
| ~~A2~~ | ~~常量内嵌 vs 常量表~~ | **已定案**：常量表（8B LOADK 查表）；LOADK 用 type 位段解释；条目 8B 无 tag；IMM64 预留不发射 | | ~~A2~~ | ~~常量内嵌 vs 常量表~~ | **已定案**：常量表（8B LOADK 查表）；LOADK 用 type 位段解释；条目 8B 无 tag；IMM64 预留不发射 |
| A3 | 内建 FB 字段类型化 | **已定案**：字段类型化（TON: in/pt/q/et = BOOL/TIME/BOOL/TIME；R_TRIG: clk/q = BOOL/BOOL）；**计数器 pv/cv 需单字（INT）与双字（DINT）两种计数**——具体编码形式（op 变体 vs 实例类型参数化）随 A10 一并定 | | A3 | 内建 FB 字段类型化 | **已定案**：字段类型化（TON: in/pt/q/et = BOOL/TIME/BOOL/TIME；R_TRIG: clk/q = BOOL/BOOL）；计数器单/双字（INT/DINT）**编码形式 = CAL 的 type 位段给计数宽度**（B3，说明中待确认） |
| A4 | DATE/TOD/DT 字面量 | **已定案**：v1 **不支持**（类型存在，仅声明/存取/比较，无 `D#/TOD#/DT#` 字面量语法） | | A4 | DATE/TOD/DT 字面量 | **已定案**：v1 **不支持**（类型存在，仅声明/存取/比较，无 `D#/TOD#/DT#` 字面量语法） |
| A5 | 算术语义细化 | **已定案**：饱和模板化到各宽度（SINT/DINT/LINT）；TIME+TIME / TIME-TIME / TIME 比较；浮点 IEEE 常规（溢出→±inf、0 除→±inf、NaN 传播，无特判）；DATE/TOD/DT **不做运算**（仅存取/比较） | | A5 | 算术语义细化 | **已定案**：饱和模板化到各宽度（SINT/DINT/LINT）；TIME+TIME / TIME-TIME / TIME 比较；浮点 IEEE 常规（溢出→±inf、0 除→±inf、NaN 传播，无特判）；DATE/TOD/DT **不做运算**（仅存取/比较） |
| A6 | sidecar/I/O 绑定 | **已定案**：与现状一致——绑定粒度仍 `slot = 槽号`（指向槽表条目），channel/bit 语义不变 | | A6 | sidecar/I/O 绑定 | **已定案**：与现状一致——绑定粒度仍 `slot = 槽号`（指向槽表条目），channel/bit 语义不变 |
| A7 | disasm 文本格式 | **已定案**：**类型后缀**形式：`LOAD.I16 r5, s3`、`STORE.U32 s1, r7`、`ADD.F64 r1, r2, r3` | | A7 | disasm 文本格式 | **已定案**：**类型后缀**形式：`LOAD.I16 r5, s3`、`STORE.U32 s1, r7`、`ADD.F64 r1, r2, r3` |
| A8 | machine.toml V2 schema | **已定案**：type 表 = **编译器内建基元别名**（bit/int8/int16/int32/int64/uint8/uint16/uint32/uint64/float32/float64）：REAL→base float32（=C float）、LREAL→base float64（=C double），其余按位宽/符号映射；op 表 {name, op(0..63), fmt} + fmt/type 位段互锁校验 | | A8 | machine.toml V2 schema | **已定案**：type 表 = **编译器内建基元别名**（bit/int8/int16/int32/int64/uint8/uint16/uint32/uint64/float32/float64）：REAL→base float32（=C float）、LREAL→base float64（=C double），其余按位宽/符号映射；op 表 {name, op(0..63), fmt} + fmt/type 位段互锁校验 |
| ~~A9~~ | ~~字面量类型推断~~ | **已定案**：按上下文适配；默认 DINT 仅作兜底语义（上下文恒存在，正常程序不触发） | | ~~A9~~ | ~~字面量类型推断~~ | **已定案**：按上下文适配；默认 DINT 仅作兜底语义（上下文恒存在，正常程序不触发） |
| A10 | FB 编码 | **反问待答**：为什么 FB 要 8 个 op（CAL_TON..CAL_F_TRIG）？可收敛为 1 个 CAL + FB 类型 id（立即数，查 machine.toml fb 表）——op 位段省 7 个、新增 FB 不加 opcode（见 §8） | | ~~A10~~ | ~~FB 编码~~ | **已定案（B1/B2）**：1 CAL + fb_id **16 位**（查 [[fb]] 表）；新增 FB 只改配置 + VM 实现 |
另：CALL 的 V2 确认（随 A10）——ret_pc 字节化（随跳转已定）；CALL（IMM 形态）rd 恒 0；帧/寄存器约定不变（r0..r7 复制）。 另：CALL 的 V2 确认（随 A10）——ret_pc 字节化（随跳转已定）；CALL（IMM 形态）rd 恒 0；帧/寄存器约定不变（r0..r7 复制）。
### 未定 / 待细化（C1..C6）
| # | 项 | 说明 |
|---|---|---|
| C1 | 元数据段格式（原 A1） | 结构体/字符串表 schema——v1 预留但格式未定；建议 v1 定「0 长度占位段，schema 延后」 |
| C2 | 头 128B 布局终稿 | §2.5 字段表（64/68 改义、n_slots/n_values）需与 A8 schema 最终核对 |
| C3 | machine.toml `[[fb]]` 表 schema | fb_id/name/字段类型（含单/双字计数 width 列）细则——随 B3 定 |
| C4 | CALL/CAL 的 rd 字段约定成文 | 已定「恒 0」，待写入规范文档 |
| C5 | line1 推演重算 | 实施阶段（阶段 5）才需要 |
| C6 | CTU/CTD/CTUD 字段表终稿 | pv/cv 定 INT/DINT 后，字段宽度/对齐/偏移终稿（随 B3 定） |
## 8. 待讨论（用户反问） ## 8. 待讨论（用户反问）
### A9：什么情况下会没有上下文？（已定案） ### A9：什么情况下会没有上下文？（已定案）
@@ -187,7 +200,7 @@ ST 中字面量只能出现在表达式/赋值里（`x := 5`、`y + 5`、`IF 16#
因此"默认 DINT"只是防御性兜底（编译器内部缺类型时的报错路径）， 因此"默认 DINT"只是防御性兜底（编译器内部缺类型时的报错路径），
正常程序不触发。结论：按上下文适配即可，默认 DINT 保留为兜底语义。**已确认（2026-08-24）**。 正常程序不触发。结论：按上下文适配即可，默认 DINT 保留为兜底语义。**已确认（2026-08-24）**。
### A10：FB 为什么会有 8 种？ ### A10：FB 为什么会有 8 种？（已定案）
V1 的 CAL_TON..CAL_F_TRIG 是 8 个 opcode（24..31），因为 V1 opcode 充足、无位段压力。 V1 的 CAL_TON..CAL_F_TRIG 是 8 个 opcode（24..31），因为 V1 opcode 充足、无位段压力。
V2 的 op 位段仅 6 位（64 个），FB 占 8 个不划算，且 machine.toml 已有 `[[fb]]` 表 V2 的 op 位段仅 6 位（64 个），FB 占 8 个不划算，且 machine.toml 已有 `[[fb]]` 表
@@ -195,7 +208,10 @@ V2 的 op 位段仅 6 位（64 个），FB 占 8 个不划算，且 machine.toml
- 收益：op 位段省 7 个；新增 FB（如自定义内建）不加 opcode、只加配置 - 收益：op 位段省 7 个；新增 FB（如自定义内建）不加 opcode、只加配置
- 代价：VM 按 id 分派（一次查表，可接受）；disasm 需查 fb 表打印名称 - 代价：VM 按 id 分派（一次查表，可接受）；disasm 需查 fb 表打印名称
- 关联：A3 的单字/双字计数变体编码也随此定（fb 表加 width/type 列即可） - 关联：A3 的单字/双字计数变体编码也随此定（fb 表加 width/type 列即可）
待用户拍板：FB 类型 id 用立即数（推荐）还是保留 8 op。 **已定案（B1/B2）**：1 CAL + fb_id 16 位。
后续扩展讨论（B4/B5）：领域指令（运动控制/通信）**不进指令集**——PLCopen 运动控制本
是 FB 库；V2 不设 EXT 服务指令，一切领域功能走 FB 库（CALL + 共享体）。op 位段预算见 B5。
## 5. 影响面清单 ## 5. 影响面清单
@@ -235,4 +251,7 @@ V2 的 op 位段仅 6 位（64 个），FB 占 8 个不划算，且 machine.toml
- A2 定案：LOADK 用 type 位段解释常量值（与 LOAD 语义统一）；常量表条目 8B 无 tag；IMM64 预留不发射 - A2 定案：LOADK 用 type 位段解释常量值（与 LOAD 语义统一）；常量表条目 8B 无 tag；IMM64 预留不发射
- A3..A8 定案（2026-08-24）：计数器单/双字两种；DATE 字面量不支持；TIME/浮点运算按推荐；sidecar 一致；disasm 类型后缀；type 表=基元别名（REAL→float32、LREAL→float64） - A3..A8 定案（2026-08-24）：计数器单/双字两种；DATE 字面量不支持；TIME/浮点运算按推荐；sidecar 一致；disasm 类型后缀；type 表=基元别名（REAL→float32、LREAL→float64）
- A9 定案：按上下文适配、默认 DINT 兜底（用户确认） - A9 定案：按上下文适配、默认 DINT 兜底（用户确认）
- A10 提出反问待讨论：FB 8 op 可收敛为 1 CAL + fb 类型 id - A10 定案（B1/B2）：1 CAL + fb_id 16 位（查 [[fb]] 表）；V1 的 8 个 CAL_* opcode 作废
- B4 定案：领域指令（运动控制/通信）不进指令集，一律 FB 库；无 EXT 服务指令
- B3/B5 说明中待确认：单/双字计数编码（CAL type 位段）、op 位段预算
- 未定项记录：C1 元数据段 / C2 头终稿 / C3 fb 表 schema / C4 rd 约定成文 / C5 line1 推演 / C6 计数器字段表