# 扫描周期

vm 模块：寄存器虚拟机（V2：变长指令 / 槽表两级 / 栈方案 C）。CMake 目标：`vm`（`STATIC`），只依赖 [`指令与映像.md`](../isa/指令与映像.md)。

运行时是 **一台 VM、一个入口、一份映像**。不链接 `compiler`。扫描周期与确定性见 [`初步计划.md`](../初步计划.md) 第 2、8 节。

## 扫描周期

```text
1. 按 sidecar 的 io 绑定，采样 → I / 输入全局（executor 写值区槽）
2. 从 PROGRAM MAIN 的 pc=0 执行到 RET
3. 写回 Q / 输出全局（executor 读值区槽）
4. 用本周期 Δt（映像头 dt_ms）推进内置 FB（不用 wall clock）；RTC 用累计周期数
```

## 边界

- 只认 `.stb` 映像（`vm` 自带读实现）；读取时**型号标识匹配（STATOR2）+ SHA-256 校验**，不符/篡改 → 拒绝
- 类型与溢出按 [`指令与映像.md`](../isa/指令与映像.md)（整数饱和 / 除法 A / 浮点 IEEE）；指令定义归 `isa`
- 局部 / `VAR` = 固定寄存器；`nregs` 在函数头；栈区预分配（`max_stack`，编译期 DAG 最坏路径）
- `CALL` 目标是立即数 `fn_id`，有界调用栈（深度 64 双检查）
- 无 GC、无堆、无线程；每周期受 `cycle_limit` 限制
- I/O 从哪来、Δt 谁给、回放怎么喂，属于 `BytecodeExecutor`（读 `.stb` + sidecar）

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## 可观察性接口（v1 预留）

TUI 是执行器（`BytecodeExecutor`）的界面，用途是方便观察 VM 运行状态。**v1 不做 TUI**，只预留接口，避免后续改 VM 的观察面。原则：

- **数据与展示分离**：`vm` 只提供只读观察 API（数据）；TUI 渲染与文本输出属于 `executor`（展示）。vm 不画任何界面。
- **只读轮询**：TUI 通过快照轮询，绝不写 VM 状态；"继续 / 单步"是 executor 侧命令，不改变确定性。
- **快照 POD 化**：快照保持简单数据（将来跨进程 TUI 可序列化）。

已落地的观察面（`Machine` 公共接口）：

```cpp
bool step();                    // 精确执行一条指令，停在指令边界
Fault fault() const;            // 最近一次故障
bool ended() const;             // 周期是否已结束
uint32_t pc() const;            // 当前 pc（字节，相对本帧函数）
uint32_t fn_id() const;         // 当前函数
uint32_t cycle_count() const;   // 本周期已执行指令数
uint32_t call_depth() const;    // 调用栈深度
uint8_t* data();                // 值区（I 采样 / Q 读回由外部做）
uint32_t slot_addr(uint32_t slot) const;  // 槽 → 值区偏移（槽表两级）
int64_t reg(uint8_t i) const;   // 当前帧寄存器
const uint8_t* cur_instr_bytes() const;   // 当前指令首字节（单步反汇编用）
uint32_t cur_instr_len() const;           // 当前指令长度（变长）
```

- 寄存器 ≤256、映像很小，快照拷贝成本可忽略。
- 单步、回放、dump 都建立在同一套观察 API 上。

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## V2 落地状态

| 项 | 状态 |
|---|---|
| 变长取指（4/8/16/32B，前缀分区）+ 字节 pc | ✅ `Machine.cpp` exec_one |
| 槽表两级（slot → addr → 值区变宽紧凑）+ LOAD_OFF/STORE_OFF | ✅ |
| 栈方案 C（预分配 max_stack、帧头 12B、r0..r7 复制、深度 64 双检查） | ✅ do_call/do_ret |
| 19 类型 func 驱动（整数饱和 / 无符号 / F32 / F64 IEEE） | ✅ exec_arith/exec_cmp |
| CAL 15 条（TON/TOF/TP/CTU/DCTU/CTD/DCTD/CTUD/DCTUD/R_TRIG/F_TRIG/SR/RS/PWM/RTC） | ✅ do_cal |
| 故障（None/CycleLimit/StackOverflow/BadOp/BadSlot/BadConst） | ✅ |
| 边沿缓冲 edge_prev_（每槽 2 字节，跨周期） | ✅ |
| 确定性：同一 I 序列跑两遍，数据区完全一致 | ✅ vm_test |

指令执行语义（帧/调用栈、指令表、定时器、故障、line1 推演）见 [`指令执行.md`](指令执行.md)。