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指令编码（V2：RISC-V 式 op + func + 前缀分区形态）

状态：定案存档。RISC-V 式指令编码：opcode 定功能、func 定细节、 操作数形态由长度组前缀分区表达（fmt 位段已取消）。 与 指令集优化.md（格式/数据模型/待确认）配套。修订：2026-08-24。

1. 设计原则（RISC-V 式）

opcode 决定指令的"功能"（MOVE/LOAD/ADD…）
func   决定"功能的细节"（宽度/符号/浮点）
操作数形态（RR/RRR/IMM/SLOT/…）由长度组前缀分区 + 小表表达

2. 指令字结构（头两字节 + 操作数区）

指令 = 字节0 + 字节1 + 操作数区（rd/rs/slot/off…，按形态）

字节 0                 字节 1
[长度前缀+分区 | op]   [func:4 | 空:4]
  ↑                      ↑
  长度+形态分区+操作码     功能细节（空 4 位待全部编码后定）

3. 前缀编码与形态分区

前缀从最高位起比对，长度与形态分区一体：

前缀	指令长度	分区	形态	op 位宽	op 空间	指令
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）
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）

4. func 位段（字节 1 高 4 位，16 种）

func	语义	覆盖类型（编译期映射）
0	1 字节、无符号	BOOL、BYTE、USINT
1	1 字节、有符号	SINT
2	2 字节、无符号	WORD、UINT
3	2 字节、有符号	INT
4	4 字节、无符号	DWORD、UDINT、DATE
5	4 字节、有符号	DINT
6	8 字节、无符号	LWORD、ULINT、DT、TOD
7	8 字节、有符号	LINT、TIME
8	F32	REAL
9	F64	LREAL
10..15	预留

• 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）

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
0010	SLOT+off	前缀直推
0011	IMM64	前缀直推
0001	预留	待定

010 区查表（8 条）：

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

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：

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）	✓	—	—

执行：if (uses_rd && rd >= nregs) → BadOp——RRR 等大组零查表直推，010 区 8 条查小表。

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
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）

8. 类型系统（编译期）→ func 映射

• 编译期：19 种 IEC 基础类型，类型检查严格比对——不匹配编译期报错
• BOOL 约束：编译器限制 0/1，越界报错；VM 无 BOOL 特例
• 运行时：VM 只认 func 的 10 种"宽度+符号+浮点"组合
• 常量表：条目 8B 原始值（无 tag），LOADK 按 func 解释

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
• 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