From ee1e06c62800f41ba19904135d30d1bf0fcd0a9a Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: chentianya Date: Mon, 24 Aug 2026 15:33:26 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E6=8C=87=E4=BB=A4=E7=BC=96=E7=A0=81=EF=BC=9A01?= =?UTF-8?q?0=20=E5=8C=BA=E4=B9=9F=E6=94=B9=E5=89=8D=E7=BC=80=E5=88=86?= =?UTF-8?q?=E5=8C=BA=EF=BC=88=E5=BD=A2=E6=80=81=E4=BD=8D3+=E5=AD=90op2?= =?UTF-8?q?=EF=BC=89=EF=BC=8C=E5=85=A8=E9=83=A8=E5=BD=A2=E6=80=81=E5=89=8D?= =?UTF-8?q?=E7=BC=80=E7=9B=B4=E6=8E=A8=E3=80=81=E9=9B=B6=E6=9F=A5=E8=A1=A8?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit - 010 000/001/010/011/100/101 = IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL - 8 条指令编码更新：LOADK=01000000、LOAD=01000100、STORE=01000101、 JMP=01001000、JT=01001100、JF=01001101、CALL=01010000、CAL=01010100 - uses_* 全部前缀直推（无查表）；三份文档同步 - 010 区预算：6 形态区 × 4 + 2 预留形态区 --- Doc/isa/指令编码.md | 72 ++++++++++++++++++++++++++----------------- Doc/isa/指令集优化.md | 8 ++--- Doc/isa/指令集清单.md | 45 +++++++++++++++------------ 3 files changed, 74 insertions(+), 51 deletions(-) diff --git a/Doc/isa/指令编码.md b/Doc/isa/指令编码.md index c76e4cf..150c4b5 100644 --- a/Doc/isa/指令编码.md +++ b/Doc/isa/指令编码.md @@ -32,14 +32,20 @@ func 决定"功能的细节"（宽度/符号/浮点） | `11` | 4B | 11 | **RR** | 6 位 | 64 | MOVE/NOT/NEG/ABS/INC/DEC/浮点单目/舍入/CONV（21） | | `10` | 4B | 10 | **NONE** | 6 位 | 64 | NOP/RET（2） | | `011` | 8B | 011 | **RRR** | 5 位 | 32 | 算术/逻辑/移位/位操作/比较（26） | -| `010` | 8B | 010 | **查表**（6 种形态） | 5 位 | 32 | LOADK/LOAD/STORE/JMP/JT/JF/CALL/CAL（8，见 §5） | +| `010 000` | 8B | 010 000 | **IMM** | 2 位 | 4 | LOADK（1） | +| `010 001` | 8B | 010 001 | **SLOT** | 2 位 | 4 | LOAD/STORE（2） | +| `010 010` | 8B | 010 010 | **JMP** | 2 位 | 4 | JMP（1） | +| `010 011` | 8B | 010 011 | **JC** | 2 位 | 4 | JT/JF（2） | +| `010 100` | 8B | 010 100 | **CALL** | 2 位 | 4 | CALL（1） | +| `010 101` | 8B | 010 101 | **CAL** | 2 位 | 4 | CAL（1） | +| `010 110/111` | 8B | 010 11x | 预留 | 2 位 | 4+4 | — | | `0010` | 16B | 0010 | **SLOT+off** | 4 位 | 16 | LOAD_OFF/STORE_OFF/字符串（8） | | `0011` | 16B | 0011 | **IMM64** | 4 位 | 16 | LOADK64（1） | | `0001` | 32B | 0001 | 预留 | 4 位 | 16 | JTBL/复杂字符串/数组（6，形态待定） | - **长度自描述**：`1` 开头 → 4B、`01` → 8B、`001` → 16B、`0001` → 32B（前缀分区不改变长度判定） - **op 按组内独立编号**（各区从 0 起） -- 取指：读字节 0 → 前缀定长 → 搬整条；形态由前缀分区直推（010 区查表） +- 取指：读字节 0 → 前缀定长 → 搬整条；**形态全部由前缀分区直推**（含 010 区内部分区） ## 4. func 位段（字节 1 高 4 位，16 种） @@ -60,52 +66,62 @@ func 决定"功能的细节"（宽度/符号/浮点） - **func 语义随 op**：MOVE=宽度；LOAD/STORE=宽度×符号；ADD..=宽度×符号+浮点；逻辑=宽度；无类型指令 func=0（不使用） - **字节 1 低 4 位暂空**：待全部指令编码完后决定用途（func 扩位/扩展字段） -## 5. 形态识别（前缀直推 + 010 区查表） +## 5. 形态识别（全部前缀直推，零查表） | 前缀 | 形态 | 识别方式 | |---|---|---| | `11` | RR | 前缀直推 | | `10` | NONE | 前缀直推 | | `011` | RRR | 前缀直推 | -| `010` | 见下表（8 条） | **op 查表** | +| `010 000` | IMM | 前缀直推 | +| `010 001` | SLOT | 前缀直推 | +| `010 010` | JMP | 前缀直推 | +| `010 011` | JC | 前缀直推 | +| `010 100` | CALL | 前缀直推 | +| `010 101` | CAL | 前缀直推 | | `0010` | SLOT+off | 前缀直推 | | `0011` | IMM64 | 前缀直推 | | `0001` | 预留 | 待定 | -**010 区查表（8 条）**： +**010 区内部分区（8 条，形态位 3 位 + 子 op 2 位）**： -| 子 op | 指令 | 形态 | 操作数区 | -|---|---|---|---| -| 0 | LOADK | IMM | rd=23..16、imm32=55..24、pad=63..56 | -| 1 | LOAD | SLOT | rd=23..16、slot32=55..24、pad=63..56 | -| 2 | STORE | SLOT | 同上 | -| 3 | JMP | JMP | off32=47..16、pad=63..48 | -| 4 | JT | JC | rd=23..16、off32=55..24、pad=63..56 | -| 5 | JF | JC | 同上 | -| 6 | CALL | CALL | fn_id32=47..16、pad=63..48 | -| 7 | CAL | CAL | fb_id16=31..16、slot32=63..32 | +| 完整前缀 | 指令 | 子 op | 形态 | 操作数区 | +|---|---|---|---|---| +| `010 000` | LOADK | 00 | IMM | rd=23..16、imm32=55..24、pad=63..56 | +| `010 001` | LOAD | 00 | SLOT | rd=23..16、slot32=55..24、pad=63..56 | +| `010 001` | STORE | 01 | SLOT | 同上 | +| `010 010` | JMP | 00 | JMP | off32=47..16、pad=63..48 | +| `010 011` | JT | 00 | JC | rd=23..16、off32=55..24、pad=63..56 | +| `010 011` | JF | 01 | JC | 同上 | +| `010 100` | CALL | 00 | CALL | fn_id32=47..16、pad=63..48 | +| `010 101` | CAL | 00 | CAL | fb_id16=31..16、slot32=63..32 | ## 6. uses_rd / uses_ra / uses_rb（寄存器越界检查推导） -"哪些字段是寄存器"由形态决定，前缀直推 + 010 查表： +"哪些字段是寄存器"由形态决定，**全部前缀直推（零查表）**： -| 形态 | uses_rd | uses_ra | uses_rb | -|---|---|---|---| -| RR（11） | ✓ | ✓（rs） | — | -| NONE（10） | — | — | — | -| RRR（011） | ✓ | ✓ | ✓ | -| 010 区 | 查表（IMM/SLOT/JC 的 rd ✓；JMP/CALL/CAL —） | 查表（—） | 查表（—） | -| SLOT+off（0010） | ✓ | — | — | -| IMM64（0011） | ✓ | — | — | +| 前缀 | 形态 | uses_rd | uses_ra | uses_rb | +|---|---|---|---|---| +| `11` | RR | ✓ | ✓（rs） | — | +| `10` | NONE | — | — | — | +| `011` | RRR | ✓ | ✓ | ✓ | +| `010 000` | IMM | ✓ | — | — | +| `010 001` | SLOT | ✓ | — | — | +| `010 010` | JMP | — | — | — | +| `010 011` | JC | ✓ | — | — | +| `010 100` | CALL | — | — | — | +| `010 101` | CAL | — | — | — | +| `0010` | SLOT+off | ✓ | — | — | +| `0011` | IMM64 | ✓ | — | — | -执行：`if (uses_rd && rd >= nregs) → BadOp`——RRR 等大组零查表直推，010 区 8 条查小表。 +执行：`if (uses_rd && rd >= nregs) → BadOp`——所有指令零查表，形态由前缀直推。 ## 7. 长度组 × 操作数区 | 前缀 | 长度 | 操作数区（bit16 起） | |---|---|---| | 11/10 | 4B | RR: rd=23..16、rs=31..24；NONE: pad=31..16 | -| 011/010 | 8B | RRR: rd+rs1+rs2+pad；其余见 §5 查表 | +| 011/010 | 8B | RRR: rd+rs1+rs2+pad；010 区六形态见 §5 | | 0010/0011 | 16B | SLOT+off: rd+slot32+off32+pad；IMM64: rd+imm64+pad | | 0001 | 32B | 预留（操作数区 30B，格式待定） | @@ -119,6 +135,6 @@ func 决定"功能的细节"（宽度/符号/浮点） ## 9. 决策历史 - 用户提出 RISC-V 式：opcode 定功能、func 定细节 -- 前缀分区：用户提出 `011`=RRR、`010`=其他（8 条查表）；`11`=RR、`10`=NONE（4B）；`0010`=SLOT+off、`0011`=IMM64（16B） -- **fmt 位段取消**：形态由前缀分区 + 010 区查表表达；字节 1 = [func:4 | 空:4]，空位待全部编码后定 +- 前缀分区：用户提出 `011`=RRR、`010`=其他；后定 010 区内部分区（形态位 3 位+子 op 2 位），**全部形态前缀直推、零查表**；`11`=RR、`10`=NONE（4B）；`0010`=SLOT+off、`0011`=IMM64（16B） +- **fmt 位段取消**：形态全部由前缀分区表达（010 区内部再分区，零查表）；字节 1 = [func:4 | 空:4]，空位待全部编码后定 - func 4 位（10 组合）；MOVE 只管宽度；19 类型 → 10 func 编译期映射；BOOL 编译器强制 0/1 diff --git a/Doc/isa/指令集优化.md b/Doc/isa/指令集优化.md index 9903f4c..73ad757 100644 --- a/Doc/isa/指令集优化.md +++ b/Doc/isa/指令集优化.md @@ -22,8 +22,8 @@ ### 2.1 变长指令，前缀编码 + 形态分区 - 指令长度**不固定**：4 / 8 / 16 字节（32 字节预留）；**长度与形态由前缀分区一体表达**（见 [`指令编码.md`](指令编码.md)） -- **前缀分区**：`11`=RR、`10`=NONE（4B）；`011`=RRR、`010`=其他 8 条（查表）（8B）；`0010`=SLOT+off、`0011`=IMM64（16B）；`0001`=预留（32B） -- **fmt 位段已取消**（用户定案）：形态由前缀分区 + 010 区查表表达 +- **前缀分区**：`11`=RR、`10`=NONE（4B）；`011`=RRR、`010 000/001/010/011/100/101`=IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL（8B）；`0010`=SLOT+off、`0011`=IMM64（16B）；`0001`=预留（32B） +- **fmt 位段已取消**（用户定案）：形态全部由前缀分区表达（含 010 区内部分区，零查表） ```text 字节 0 字节 1 字节 2..n（按长度组） @@ -40,14 +40,14 @@ | 长度组 | 指令长度 | 形态分区 | 操作数区 | |---|---|---|---| | `11`/`10` | 4 字节 | RR / NONE | rd + rs1（各 1B）/ 无 | -| `011`/`010` | 8 字节 | RRR / 其他 8 条（查表） | rd+rs1+rs2 / 见查表 | +| `011`/`010` | 8 字节 | RRR / 010 区六形态（分区直推） | rd+rs1+rs2 / 见指令编码.md §5 | | `0010`/`0011` | 16 字节 | SLOT+off / IMM64 | rd + slot32 + off32 / rd + imm64 | | `0001` | 32 字节 | 预留 | 超大立即数/未来扩展 | - 取指：读字节 0 → 前缀定总长 → 搬 4/8/16 字节 - **推导**（编码在头两字节）： - 指令长度 + 形态 ← 前缀分区（010 区查表） - - uses_rd/uses_ra/uses_rb ← 形态：RRR 全真直推；010 区查表（指令编码.md §6） + - uses_rd/uses_ra/uses_rb ← 形态：全部前缀直推（指令编码.md §6） - 数据宽度/符号 ← `func` 位段（查 constexpr 宽度/符号表） - **字段访问统一为 LOAD/STORE 16B 变体**：`LOAD rd, slot, off32`（基槽 + 偏移，编译期算死）——结构体字段与 FB 共享体字段**同一指令**，无单独 LOADF - **跳转偏移字节化**：off32（字节，相对下一条）；pc/code_offset/code_len 全字节单位；code 段 16 字节对齐 diff --git a/Doc/isa/指令集清单.md b/Doc/isa/指令集清单.md index c1cf61a..3edc753 100644 --- a/Doc/isa/指令集清单.md +++ b/Doc/isa/指令集清单.md @@ -6,13 +6,13 @@ ## 编码规则摘要（详见指令编码.md） -- **字节 0** = 长度前缀 + 形态分区 + 主操作码：`11`/`10`+op:6（4B）、`011`/`010`+op:5（8B）、`0010`/`0011`+op:4（16B）、`0001`+op:4（32B） +- **字节 0** = 长度前缀 + 形态分区 + 主操作码：`11`/`10`+op:6（4B）、`011`/`010 xxx`+op:2（8B）、`0010`/`0011`+op:4（16B）、`0001`+op:4（32B） - **字节 1** = `[func:4 | 空:4]`（空位待全部编码后定） -- **形态由前缀分区表达**（fmt 位段已取消）：`11`=RR、`10`=NONE、`011`=RRR、`010`=其他 8 条（查表）、`0010`=SLOT+off、`0011`=IMM64 +- **形态由前缀分区表达**（fmt 位段已取消，零查表）：`11`=RR、`10`=NONE、`011`=RRR、`010 000/001/010/011/100/101`=IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL、`0010`=SLOT+off、`0011`=IMM64 - **func**（语义随 op）：0..7 = 宽度×符号（1B无/1B有/2B无/2B有/4B无/4B有/8B无/8B有）、8=F32、9=F64、`—`=无类型（编码 0 保留） - disasm 按 func 显示类型后缀（A7 定案）：func=3 → `LOAD.I16 r5, s3` - 无类型指令（跳转/调用/RET/NOP/CAL）func 编码为 0（不使用） -- 010 区 8 条（LOADK/LOAD/STORE/JMP/JT/JF/CALL/CAL）形态查表：见指令编码.md §5 +- 010 区 8 条（LOADK/LOAD/STORE/JMP/JT/JF/CALL/CAL）形态由前缀分区直推：见指令编码.md §5 @@ -23,7 +23,7 @@ | 字段 | 位号 | 说明 | |---|---|---| -| 长度前缀+形态分区 | 4B: bit7..6（`11`=RR / `10`=NONE）；8B: bit7..5（`011`=RRR / `010`=其他）；16B: bit7..4（`0010`=SLOT+off / `0011`=IMM64）；32B: bit7..4（`0001`=预留） | 长度与形态分区一体 | +| 长度前缀+形态分区 | 4B: bit7..6（`11`=RR / `10`=NONE）；8B: bit7..5（`011`=RRR / `010`=其他 6 形态分区：bit4..2 形态位 + bit1..0 子 op）；16B: bit7..4（`0010`=SLOT+off / `0011`=IMM64）；32B: bit7..4（`0001`=预留） | 长度与形态分区一体 | | opcode | 4B: bit5..0 / 8B: bit4..0 / 16B: bit3..0 / 32B: bit3..0 | 分区内独立编号（0 起） | | func | bit15..12 | 功能细节（宽度×符号/浮点），语义随 op | | （空） | bit11..8 | 待全部指令编码完后决定用途 | @@ -35,7 +35,12 @@ | `11` | RR | 4B | rd=23..16、rs=31..24 | 前缀直推 | | `10` | NONE | 4B | pad=31..16 | 前缀直推 | | `011` | RRR | 8B | rd=23..16、rs1=31..24、rs2=39..32、pad=63..40 | 前缀直推 | -| `010` | IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL | 8B | 8 条查表（指令编码.md §5） | **op 查表** | +| `010 000` | IMM | 8B | rd=23..16、imm32=55..24、pad=63..56 | 前缀直推 | +| `010 001` | SLOT | 8B | rd=23..16、slot32=55..24、pad=63..56 | 前缀直推 | +| `010 010` | JMP | 8B | off32=47..16、pad=63..48 | 前缀直推 | +| `010 011` | JC | 8B | rd=23..16、off32=55..24、pad=63..56 | 前缀直推 | +| `010 100` | CALL | 8B | fn_id32=47..16、pad=63..48 | 前缀直推 | +| `010 101` | CAL | 8B | fb_id16=31..16、slot32=63..32 | 前缀直推 | | `0010` | SLOT+off | 16B | rd=23..16、slot32=55..24、off32=87..56、pad=127..88 | 前缀直推 | | `0011` | IMM64 | 16B | rd=23..16、imm64=87..24、pad=127..88 | 前缀直推 | | `0001` | 预留 | 32B | 操作数区 30B（bit 240..16），格式待定 | — | @@ -67,12 +72,14 @@ bit63 40 bit39 32 bit31 24 bit23 16 bit15 12 bit11 8 bit7 └─────────────────┴──────────┴──────────┴──────────┴─────────┴───────┴───────────┘ ``` -**010 区（8B = bit63..0）**：形态查表（指令编码.md §5）——IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL 六种操作数布局： +**010 区（8B = bit63..0）**：前缀 `010` + 3 位形态位（bit4..2）+ 2 位子 op（bit1..0）——形态全部直推： ```text -IMM/SLOT: rd=23..16、imm32|slot32=55..24、pad=63..56 -JMP/CALL: off32|fn_id32=47..16、pad=63..48 -JC: rd=23..16、off32=55..24、pad=63..56 -CAL: fb_id16=31..16、slot32=63..32 +IMM(010000): rd=23..16、imm32=55..24、pad=63..56 +SLOT(010001): rd=23..16、slot32=55..24、pad=63..56 +JMP(010010): off32=47..16、pad=63..48 +JC(010011): rd=23..16、off32=55..24、pad=63..56 +CALL(010100): fn_id32=47..16、pad=63..48 +CAL(010101): fb_id16=31..16、slot32=63..32 ``` **SLOT+off（前缀 `0010`，16B = bit127..0）** @@ -100,8 +107,8 @@ bit127 88 bit87 24 bit23 16 bit15 12 bit11 8 bit7 0 | 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 | |---|---|---|---|---|---|---|---| | MOVE | 4B | `11000000` | RR | 宽度：0=1B/1=2B/2=4B/3=8B | rd, rs | 寄存器搬运（只搬宽度，不管符号/浮点） | 核心 | -| LOAD | 8B | `01000001` | SLOT | 全矩阵 0..9 | rd, slot | 槽→寄存器（按 func 读宽+扩展） | 核心 | -| STORE | 8B | `01000010` | SLOT | 全矩阵 0..9 | slot, rs | 寄存器→槽（按 func 写宽） | 核心 | +| LOAD | 8B | `01000100` | SLOT | 全矩阵 0..9 | rd, slot | 槽→寄存器（按 func 读宽+扩展） | 核心 | +| STORE | 8B | `01000101` | SLOT | 全矩阵 0..9 | slot, rs | 寄存器→槽（按 func 写宽） | 核心 | | LOADK | 8B | `01000000` | IMM | 全矩阵 0..9 | rd, const_id | 常量表→寄存器（按 func 解释） | 核心 | | LOAD_OFF | 16B | `00100000` | SLOT+off | 全矩阵 0..9 | rd, slot, off | 字段读（结构体/FB 共享体） | 核心 | | STORE_OFF | 16B | `00100001` | SLOT+off | 全矩阵 0..9 | slot, off, rs | 字段写 | 核心 | @@ -179,12 +186,12 @@ bit127 88 bit87 24 bit23 16 bit15 12 bit11 8 bit7 0 | 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 | |---|---|---|---|---|---|---|---| -| JMP | 8B | `01000011` | JMP | — | off32 | 无条件跳转（相对下一条，字节） | 核心 | -| JT | 8B | `01000100` | JC | — | rd, off | rd≠0 跳转 | 核心 | -| JF | 8B | `01000101` | JC | — | rd, off | rd==0 跳转 | 核心 | -| CALL | 8B | `01000110` | CALL | — | fn_id | 压帧调用（r0..r7 复制） | 核心 | +| JMP | 8B | `01001000` | JMP | — | off32 | 无条件跳转（相对下一条，字节） | 核心 | +| JT | 8B | `01001100` | JC | — | rd, off | rd≠0 跳转 | 核心 | +| JF | 8B | `01001101` | JC | — | rd, off | rd==0 跳转 | 核心 | +| CALL | 8B | `01010000` | CALL | — | fn_id | 压帧调用（r0..r7 复制） | 核心 | | RET | 4B | `10000001` | NONE | — | — | 弹帧 / MAIN 周期结束 | 核心 | -| CAL | 8B | `01000111` | CAL | — | fb_id, slot | 内建 FB 调用（fb_id 查 [[fb]] 表） | 核心 | +| CAL | 8B | `01010100` | CAL | — | fb_id, slot | 内建 FB 调用（fb_id 查 [[fb]] 表） | 核心 | | JTBL | 32B | `00010000` | 预留 | — | rd, slot, n | CASE 跳转表 | 预留 | ## 8. 内建 FB（CAL + fb_id，[[fb]] 表） @@ -241,10 +248,10 @@ bit127 88 bit87 24 bit23 16 bit15 12 bit11 8 bit7 0 | `11` | RR | 64 | 21 | MOVE/NOT/NEG/ABS/INC/DEC/浮点单目 10/舍入 4/CONV | 43 | | `10` | NONE | 64 | 2 | NOP/RET | 62 | | `011` | RRR | 32 | 26 | 算术 6 + 逻辑 6 + 移位 4 + 位操作 4 + CMP 6 | 6 | -| `010` | 其他（查表） | 32 | 8 | LOADK/LOAD/STORE/JMP/JT/JF/CALL/CAL | 24 | +| `010 000`..`010 101` | IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL | 6×4 | 8 | LOADK(1)/LOAD·STORE(2)/JMP(1)/JT·JF(2)/CALL(1)/CAL(1) | 16（含 2 个预留形态区） | | `0010` | SLOT+off | 16 | 8 | LOAD_OFF/STORE_OFF + 字符串 6 | 8 | | `0011` | IMM64 | 16 | 1 | LOADK64 | 15 | | `0001` | 预留 | 16 | 6 | JTBL + STR_CONCAT/FIND/REPLACE + ARR_LOAD/STORE | 10 | -> 编码约定：op 按分区独立编号；无类型指令 func=0；010 区形态查表（指令编码.md §5）； +> 编码约定：op 按分区独立编号；无类型指令 func=0；010 区形态由前缀分区直推（指令编码.md §5）； > 字符串/数组的具体操作数形态在实现时定稿（`0001` 区）。