# 机器定义文件（machine.toml）

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。

## 架构（最终定案）

```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
   ▼
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
                                  ▼
                              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 |

## 决策清单（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）

## 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）

**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）

# ---- 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）
[[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）

[[type]]
name = "INT"
base = "int16"
tag = 1

[[type]]
name = "TIME"
base = "int64"
tag = 2

# ---- 指令（全属性必填）
[[op]]
name = "MOVE"
opcode = 0
class = "plain"          # plain / instance
format = "RR"
params = ["rd", "rs"]
enabled = true

[[op]]
name = "CAL_TON"
opcode = 24
class = "instance"
format = "CAL"
params = ["instance"]
enabled = true

[[op]]
name = "RET"
opcode = 33
class = "plain"
format = "NONE"
params = []
enabled = true

# ---- 内建 FB（布局登记；cal_opcode 与 op 行强校验一致）
[[fb]]
name = "ton"
opcode = 24
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"]]
```

## 类型系统

- **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）

## .stb 加固（格式冻结更新）

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：

```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）

## 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
```

## 执行计划（分支 dev_ops_config）

```
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 <path>（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`）