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# 指令编码（V2：RISC-V 式 op + func + 前缀分区形态）
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> 状态：**定案存档**。RISC-V 式指令编码：opcode 定功能、func 定细节、
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> **操作数形态由长度组前缀分区表达**（fmt 位段已取消）。
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> 与 [`指令集优化.md`](指令集优化.md)（格式/数据模型/待确认）配套。修订：2026-08-24。
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## 1. 设计原则（RISC-V 式）
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opcode 决定指令的"功能"（MOVE/LOAD/ADD…）
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func 决定"功能的细节"（宽度/符号/浮点）
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操作数形态（RR/RRR/IMM/SLOT/…）由长度组前缀分区 + 小表表达
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```
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## 2. 指令字结构（头两字节 + 操作数区）
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```text
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指令 = 字节0 + 字节1 + 操作数区（rd/rs/slot/off…，按形态）
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字节 0 字节 1
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[长度前缀+分区 | op] [func:4 | 空:4]
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↑ ↑
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长度+形态分区+操作码 功能细节（空 4 位待全部编码后定）
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```
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## 3. 前缀编码与形态分区
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前缀从最高位起比对，长度与形态分区一体：
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| 前缀 | 指令长度 | 分区 | 形态 | op 位宽 | op 空间 | 指令 |
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|---|---|---|---|---|---|---|
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| `11` | 4B | 11 | **RR** | 6 位 | 64 | MOVE/NOT/NEG/ABS/INC/DEC/浮点单目/舍入/CONV（21） |
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| `10` | 4B | 10 | **NONE** | 6 位 | 64 | NOP/RET（2） |
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| `011` | 8B | 011 | **RRR** | 5 位 | 32 | 算术/逻辑/移位/位操作/比较（26） |
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| `010 000` | 8B | 010 000 | **IMM** | 2 位 | 4 | LOADK（1） |
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| `010 001` | 8B | 010 001 | **SLOT** | 2 位 | 4 | LOAD/STORE（2） |
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| `010 010` | 8B | 010 010 | **JMP** | 2 位 | 4 | JMP（1） |
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| `010 011` | 8B | 010 011 | **JC** | 2 位 | 4 | JT/JF（2） |
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| `010 100` | 8B | 010 100 | **CALL** | 2 位 | 4 | CALL（1） |
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| `010 101` | 8B | 010 101 | **CAL** | 2 位 | 4 | CAL（1） |
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| `010 110/111` | 8B | 010 11x | 预留 | 2 位 | 4+4 | — |
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| `0010` | 16B | 0010 | **SLOT+off** | 4 位 | 16 | LOAD_OFF/STORE_OFF/字符串（8） |
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| `0011` | 16B | 0011 | **IMM64** | 4 位 | 16 | LOADK64（1） |
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| `0001` | 32B | 0001 | 预留 | 4 位 | 16 | JTBL/复杂字符串/数组（6，形态待定） |
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- **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）
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- **op 按组内独立编号**（各区从 0 起）
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- 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）
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## 4. func 位段（字节 1 高 4 位，16 种）
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| func | 语义 | 覆盖类型（编译期映射） |
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|---|---|---|
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| 0 | 1 字节、无符号 | BOOL、BYTE、USINT |
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| 1 | 1 字节、有符号 | SINT |
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| 2 | 2 字节、无符号 | WORD、UINT |
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| 3 | 2 字节、有符号 | INT |
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| 4 | 4 字节、无符号 | DWORD、UDINT、DATE、TOD |
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| 5 | 4 字节、有符号 | DINT |
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| 6 | 8 字节、无符号 | LWORD、ULINT、DT |
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| 7 | 8 字节、有符号 | LINT、TIME |
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| 8 | F32 | REAL |
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| 9 | F64 | LREAL |
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| 10..15 | 预留 | |
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- **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）
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- **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）
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## 5. 形态识别（全部前缀直推，零查表）
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| 前缀 | 形态 | 识别方式 |
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|---|---|---|
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| `11` | RR | 前缀直推 |
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| `10` | NONE | 前缀直推 |
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| `011` | RRR | 前缀直推 |
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| `010 000` | IMM | 前缀直推 |
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| `010 001` | SLOT | 前缀直推 |
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| `010 010` | JMP | 前缀直推 |
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| `010 011` | JC | 前缀直推 |
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| `010 100` | CALL | 前缀直推 |
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| `010 101` | CAL | 前缀直推 |
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| `0010` | SLOT+off | 前缀直推 |
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| `0011` | IMM64 | 前缀直推 |
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| `0001` | 预留 | 待定 |
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**010 区内部分区（8 条，形态位 3 位 + 子 op 2 位）**：
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| 完整前缀 | 指令 | 子 op | 形态 | 操作数区 |
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|---|---|---|---|---|
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| `010 000` | LOADK | 00 | IMM | rd=23..16、imm32=55..24、pad=63..56 |
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| `010 001` | LOAD | 00 | SLOT | rd=23..16、slot32=55..24、pad=63..56 |
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| `010 001` | STORE | 01 | SLOT | 同上 |
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| `010 010` | JMP | 00 | JMP | off32=47..16、pad=63..48 |
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| `010 011` | JT | 00 | JC | rd=23..16、off32=55..24、pad=63..56 |
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| `010 011` | JF | 01 | JC | 同上 |
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| `010 100` | CALL | 00 | CALL | fn_id32=47..16、pad=63..48（rd 恒 0） |
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| `010 101` | CAL | 00 | CAL | fb_id16=31..16、slot32=63..32（rd 恒 0） |
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> **rd 恒 0 约定（U14 定案）**：CALL / CAL 的 rd 字节（23..16）未使用，编码恒 0；指令身份由前缀分区 + op 决定，rd 不参与语义。
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## 6. uses_rd / uses_ra / uses_rb（寄存器越界检查推导）
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"哪些字段是寄存器"由形态决定，**全部前缀直推（零查表）**：
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| 前缀 | 形态 | uses_rd | uses_ra | uses_rb |
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|---|---|---|---|---|
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| `11` | RR | ✓ | ✓（rs） | — |
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| `10` | NONE | — | — | — |
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| `011` | RRR | ✓ | ✓ | ✓ |
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| `010 000` | IMM | ✓ | — | — |
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| `010 001` | SLOT | ✓ | — | — |
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| `010 010` | JMP | — | — | — |
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| `010 011` | JC | ✓ | — | — |
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| `010 100` | CALL | — | — | — |
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| `010 101` | CAL | — | — | — |
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| `0010` | SLOT+off | ✓ | — | — |
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| `0011` | IMM64 | ✓ | — | — |
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执行：`if (uses_rd && rd >= nregs) → BadOp`——所有指令零查表，形态由前缀直推。
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## 7. 长度组 × 操作数区
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| 前缀 | 长度 | 操作数区（bit16 起） |
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|---|---|---|
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| 11/10 | 4B | RR: rd=23..16、rs=31..24；NONE: pad=31..16 |
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| 011/010 | 8B | RRR: rd+rs1+rs2+pad；010 区六形态见 §5 |
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| 0010/0011 | 16B | SLOT+off: rd+slot32+off32+pad；IMM64: rd+imm64+pad |
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| 0001 | 32B | 预留（操作数区 30B，格式待定） |
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## 8. 类型系统（编译期）→ func 映射
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- **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
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- **BOOL 约束**：编译器限制 0/1，越界报错；VM 无 BOOL 特例
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- **运行时**：VM 只认 func 的 10 种"宽度+符号+浮点"组合
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- 常量表：条目 8B 原始值（无 tag），LOADK 按 func 解释
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## 9. 决策历史
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- 用户提出 RISC-V 式：opcode 定功能、func 定细节
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- 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）
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- **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
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- 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
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