12.9 步骤 2：VM 译码 switch（标量/跳转/LOAD-STORE）。
- Machine.cpp：create（拷贝数据段+建 MAIN 帧）、run_cycle、step、exec_one - 标量：MOVE/LOADK（常量表 tag 定值表示）/NOT/AND/OR/四则饱和/CMP 全宽比较 - 跳转：JMP/JT/JF（相对下一条）；LOAD/STORE：slot×8 定宽槽，BadSlot 校验 - 寄存器越界检查按指令形态（a|b 作偏移/槽号/常量 id 时不查） - 修：ImageView 默认构造公开（无效态）、Codegen 两个编译警告 - 冒烟：用例 02/04/07/05 跑通、06 触发 CycleLimit、step 单步
This commit is contained in:
@@ -242,9 +242,6 @@ namespace {
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if (d.type.kind == TypeKind::FbUser || d.type.kind == TypeKind::FbBuiltin) {
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continue;
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}
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if (r > 255) {
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return fail("register overflow in function '" + pou.name + "'");
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}
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f->regs[d.name] = r++;
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}
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}
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@@ -660,8 +657,8 @@ namespace {
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case BinOp::Le: return isa::Op::CMP_LE;
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case BinOp::Gt: return isa::Op::CMP_GT;
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||||
case BinOp::Ge: return isa::Op::CMP_GE;
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default: return isa::Op::CMP_EQ; // Add/Sub/Mul/Div 不经此函数
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}
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return isa::Op::CMP_EQ;
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}
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/**
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@@ -77,6 +77,8 @@ namespace isa {
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// 只读视图：校验过的映像
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class ImageView {
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public:
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// 默认构造为无效态（ok() == false，error() == "uninitialized"）
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ImageView();
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static ImageView from(const uint8_t* buf, size_t len);
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||||
static ImageView from(const std::vector<uint8_t>& buf);
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||||
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||||
@@ -96,7 +98,7 @@ namespace isa {
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||||
size_t data_len() const; // 字节数
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||||
private:
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||||
ImageView();
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||||
// 私有成员与内部构造辅助（from 使用）
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||||
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||||
const uint8_t* buf_;
|
||||
size_t len_;
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||||
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||||
+256
-2
@@ -1,8 +1,262 @@
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||||
/**
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* @file Machine.cpp
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* @brief 寄存器虚拟机（12.9 实现）
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* @date 2026-08-19
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||||
* @brief 寄存器虚拟机（12.9，步骤 2：译码 switch）
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* @author
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||||
* @date 2026-08-21
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*
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* @details 设计说明（详见 Doc/vm/指令执行.md）：
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* - 步骤 2 范围：create / run_cycle / step + 标量指令（MOVE/LOADK/NOT/AND/OR/算术/CMP）、
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* 跳转（JMP/JT/JF）、LOAD/STORE（slot × 8）；RET 仅处理 MAIN（周期结束）
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* - 步骤 3 补 CALL/RET 帧栈与栈深/坏操作码故障；步骤 4 补 CAL_* 定时器
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* - 取指：函数表 → code_offset（字节）→ u32；执行后 pc 先 +1，跳转再 pc += off
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* - 数据区 8 字节定宽槽：偏移 = slot × 8
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*/
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#include "vm/Machine.h"
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#include "isa/Encode.h"
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#include "isa/Instr.h"
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#include "isa/Op.h"
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#include "isa/Types.h"
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namespace vm {
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bool Machine::create(const std::vector<uint8_t>& image, Machine* out,
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std::string* err) {
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out->image_ = isa::ImageView::from(image);
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if (!out->image_.ok()) {
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if (err) {
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*err = out->image_.error();
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}
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return false;
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}
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// 数据区工作副本（8 字节定宽槽）
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out->data_.assign(out->image_.data_bytes(),
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out->image_.data_bytes() + out->image_.data_len());
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||||
out->ctu_prev_.assign(out->data_len() / 8, 0);
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||||
// MAIN 帧（跨周期保留）
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const uint32_t entry = out->image_.header().entry_fn_id;
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const isa::FuncRow main = out->image_.func_row(entry);
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||||
out->frames_.clear();
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Frame f;
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||||
f.fn_id = entry;
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||||
f.regs.assign(main.nregs, 0);
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||||
out->frames_.push_back(std::move(f));
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||||
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||||
out->pc_ = 0;
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||||
out->cycle_count_ = 0;
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||||
out->fault_ = Fault::None;
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||||
out->ended_ = false;
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||||
return true;
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}
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Fault Machine::run_cycle() {
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cycle_count_ = 0;
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||||
ended_ = false;
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||||
fault_ = Fault::None;
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||||
pc_ = 0;
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||||
while (!ended_ && fault_ == Fault::None) {
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||||
if (!exec_one()) {
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break;
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}
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||||
}
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||||
// 周期结束：清调用栈（保留 MAIN 帧，PROGRAM 变量状态跨周期）
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while (frames_.size() > 1) {
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frames_.pop_back();
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}
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||||
return fault_;
|
||||
}
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||||
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||||
bool Machine::step() {
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||||
if (ended_ || fault_ != Fault::None) {
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return false;
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}
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||||
return exec_one();
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||||
}
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||||
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||||
Fault Machine::fault() const { return fault_; }
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||||
uint32_t Machine::pc() const { return pc_; }
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||||
uint32_t Machine::fn_id() const { return cur_frame().fn_id; }
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||||
uint32_t Machine::cycle_count() const { return cycle_count_; }
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||||
uint32_t Machine::call_depth() const { return static_cast<uint32_t>(frames_.size()); }
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||||
uint8_t* Machine::data() { return data_.data(); }
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||||
const uint8_t* Machine::data() const { return data_.data(); }
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||||
size_t Machine::data_len() const { return data_.size(); }
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||||
int64_t Machine::reg(uint8_t i) const { return cur_frame().regs[i]; }
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||||
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||||
Machine::Frame& Machine::cur_frame() { return frames_.back(); }
|
||||
const Machine::Frame& Machine::cur_frame() const { return frames_.back(); }
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||||
bool Machine::exec_one() {
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// ---- 取指 ----
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const isa::FuncRow row = image_.func_row(cur_frame().fn_id);
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if (pc_ >= row.code_len) {
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fault_ = Fault::BadOp;
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return false;
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}
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const uint8_t* base = image_.code_bytes() + row.code_offset;
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||||
const isa::Instr w = reinterpret_cast<const uint32_t*>(base)[pc_];
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||||
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||||
// ---- 周期指令计数 ----
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++cycle_count_;
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||||
if (cycle_count_ > image_.header().cycle_limit) {
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||||
fault_ = Fault::CycleLimit;
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return false;
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||||
}
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||||
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||||
// 先指向下一条（跳转指令再按"相对下一条"语义叠加偏移）
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++pc_;
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const isa::Op op = isa::op(w);
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||||
const uint8_t rd = isa::rd(w);
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||||
const uint8_t ra = isa::a(w);
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||||
const uint8_t rb = isa::b(w);
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||||
std::vector<int64_t>& regs = cur_frame().regs;
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||||
// 寄存器越界检查（仅对把字段当寄存器的指令；a|b 作偏移/槽号/常量 id 时跳过）
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const bool uses_rd = op == isa::Op::MOVE || op == isa::Op::NOT || op == isa::Op::AND ||
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||||
op == isa::Op::OR || op == isa::Op::ADD || op == isa::Op::SUB ||
|
||||
op == isa::Op::MUL || op == isa::Op::DIV || op == isa::Op::CMP_EQ ||
|
||||
op == isa::Op::CMP_NE || op == isa::Op::CMP_LT ||
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||||
op == isa::Op::CMP_LE || op == isa::Op::CMP_GT ||
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||||
op == isa::Op::CMP_GE || op == isa::Op::JT || op == isa::Op::JF ||
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||||
op == isa::Op::LOADK || op == isa::Op::LOAD_I ||
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||||
op == isa::Op::LOAD_M || op == isa::Op::LOAD_GLOBAL ||
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||||
op == isa::Op::STORE_Q || op == isa::Op::STORE_M ||
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||||
op == isa::Op::STORE_GLOBAL;
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||||
const bool uses_ra = op == isa::Op::MOVE || op == isa::Op::NOT || op == isa::Op::AND ||
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||||
op == isa::Op::OR || op == isa::Op::ADD || op == isa::Op::SUB ||
|
||||
op == isa::Op::MUL || op == isa::Op::DIV || op == isa::Op::CMP_EQ ||
|
||||
op == isa::Op::CMP_NE || op == isa::Op::CMP_LT ||
|
||||
op == isa::Op::CMP_LE || op == isa::Op::CMP_GT ||
|
||||
op == isa::Op::CMP_GE;
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||||
const bool uses_rb = uses_ra;
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||||
if ((uses_rd && rd >= regs.size()) || (uses_ra && ra >= regs.size()) ||
|
||||
(uses_rb && rb >= regs.size())) {
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||||
fault_ = Fault::BadOp;
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||||
return false;
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||||
}
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||||
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||||
switch (op) {
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case isa::Op::MOVE:
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||||
regs[rd] = regs[ra];
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||||
return true;
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||||
case isa::Op::LOADK: {
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||||
const uint16_t cid = isa::imm16(w);
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||||
if (cid >= image_.header().n_consts) {
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fault_ = Fault::BadConst;
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||||
return false;
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||||
}
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||||
const isa::ConstEntry c = image_.const_entry(cid);
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||||
if (c.tag == isa::types::Bool) {
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||||
regs[rd] = c.value ? 1 : 0;
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||||
} else if (c.tag == isa::types::Int) {
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||||
regs[rd] = static_cast<int16_t>(c.value); // 符号扩展
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||||
} else {
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||||
regs[rd] = static_cast<int64_t>(c.value);
|
||||
}
|
||||
return true;
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||||
}
|
||||
case isa::Op::NOT:
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regs[rd] = (regs[ra] == 0) ? 1 : 0;
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||||
return true;
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||||
case isa::Op::AND:
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||||
regs[rd] = (regs[ra] != 0 && regs[rb] != 0) ? 1 : 0;
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||||
return true;
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||||
case isa::Op::OR:
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||||
regs[rd] = (regs[ra] != 0 || regs[rb] != 0) ? 1 : 0;
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||||
return true;
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||||
case isa::Op::ADD:
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||||
regs[rd] = isa::types::sat_add(static_cast<int16_t>(regs[ra]),
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||||
static_cast<int16_t>(regs[rb]));
|
||||
return true;
|
||||
case isa::Op::SUB:
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||||
regs[rd] = isa::types::sat_sub(static_cast<int16_t>(regs[ra]),
|
||||
static_cast<int16_t>(regs[rb]));
|
||||
return true;
|
||||
case isa::Op::MUL:
|
||||
regs[rd] = isa::types::sat_mul(static_cast<int16_t>(regs[ra]),
|
||||
static_cast<int16_t>(regs[rb]));
|
||||
return true;
|
||||
case isa::Op::DIV:
|
||||
regs[rd] = isa::types::sat_div(static_cast<int16_t>(regs[ra]),
|
||||
static_cast<int16_t>(regs[rb]));
|
||||
return true;
|
||||
case isa::Op::CMP_EQ:
|
||||
case isa::Op::CMP_NE:
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||||
case isa::Op::CMP_LT:
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||||
case isa::Op::CMP_LE:
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||||
case isa::Op::CMP_GT:
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||||
case isa::Op::CMP_GE: {
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||||
const int64_t l = regs[ra];
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||||
const int64_t r = regs[rb];
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||||
bool res = false;
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switch (op) {
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case isa::Op::CMP_EQ: res = (l == r); break;
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||||
case isa::Op::CMP_NE: res = (l != r); break;
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||||
case isa::Op::CMP_LT: res = (l < r); break;
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||||
case isa::Op::CMP_LE: res = (l <= r); break;
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||||
case isa::Op::CMP_GT: res = (l > r); break;
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||||
case isa::Op::CMP_GE: res = (l >= r); break;
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||||
default: break;
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}
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||||
regs[rd] = res ? 1 : 0;
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||||
return true;
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||||
}
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||||
case isa::Op::JMP:
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||||
pc_ += isa::off16(w);
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||||
return true;
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||||
case isa::Op::JT:
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||||
if (regs[rd] != 0) {
|
||||
pc_ += isa::off16(w);
|
||||
}
|
||||
return true;
|
||||
case isa::Op::JF:
|
||||
if (regs[rd] == 0) {
|
||||
pc_ += isa::off16(w);
|
||||
}
|
||||
return true;
|
||||
case isa::Op::LOAD_I:
|
||||
case isa::Op::LOAD_M:
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||||
case isa::Op::LOAD_GLOBAL: {
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||||
const uint16_t slot = isa::imm16(w);
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||||
const size_t off = static_cast<size_t>(slot) * 8;
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||||
if (off + 8 > data_.size()) {
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||||
fault_ = Fault::BadSlot;
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||||
return false;
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}
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||||
int64_t v = 0;
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||||
for (int i = 0; i < 8; ++i) {
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||||
v |= static_cast<int64_t>(data_[off + i]) << (8 * i);
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||||
}
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||||
regs[rd] = v;
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||||
return true;
|
||||
}
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||||
case isa::Op::STORE_Q:
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||||
case isa::Op::STORE_M:
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||||
case isa::Op::STORE_GLOBAL: {
|
||||
const uint16_t slot = isa::imm16(w);
|
||||
const size_t off = static_cast<size_t>(slot) * 8;
|
||||
if (off + 8 > data_.size()) {
|
||||
fault_ = Fault::BadSlot;
|
||||
return false;
|
||||
}
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||||
const int64_t v = regs[rd];
|
||||
for (int i = 0; i < 8; ++i) {
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||||
data_[off + i] = static_cast<uint8_t>((v >> (8 * i)) & 0xFFu);
|
||||
}
|
||||
return true;
|
||||
}
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||||
case isa::Op::RET:
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||||
// MAIN 的 RET = 周期结束（步骤 3 处理非 MAIN 帧返回）
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||||
ended_ = true;
|
||||
return false;
|
||||
default:
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||||
// CALL / CAL_TON / CAL_TOF / CAL_CTU（步骤 3 / 4 实现）
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||||
fault_ = Fault::BadOp;
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
|
||||
} // namespace vm
|
||||
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