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# 指令集清单（V2 编码定案）
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> 状态：**已编码**。全功能指令清单，全部指令已按 [`指令编码.md`](指令编码.md) 的
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> RISC-V 式格式（前缀长度组 + op + func + fmt）分配编码。
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> 状态列：`核心` = v1 实现（含内建 FB 全部 15 条）；`扩展` = v1 后实现；`预留` = 仅留编码/未来。
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## 编码规则摘要（详见指令编码.md）
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- **字节 0** = 长度前缀 + 形态分区 + 主操作码：`11`/`10`+op:6（4B）、`011`/`010 xxx`+op:2（8B）、`0010`/`0011`+op:4（16B）、`0001`+op:4（32B）
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- **字节 1** = `[func:4 | 空:4]`（空位待全部编码后定）
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- **形态由前缀分区表达**（fmt 位段已取消，零查表）：`11`=RR、`10`=NONE、`011`=RRR、`010 000/001/010/011/100/101`=IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL、`0010`=SLOT+off、`0011`=IMM64
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- **func**（语义随 op）：0..7 = 宽度×符号（1B无/1B有/2B无/2B有/4B无/4B有/8B无/8B有）、8=F32、9=F64、`—`=无类型（编码 0 保留）
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- disasm 按 func 显示类型后缀（A7 定案）：func=3 → `LOAD.I16 r5, s3`
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- 无类型指令（跳转/调用/RET/NOP/CAL）func 编码为 0（不使用）
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- 010 区 8 条（LOADK/LOAD/STORE/JMP/JT/JF/CALL/CAL）形态由前缀分区直推：见指令编码.md §5
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## 1. 前缀分区与字段位号
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### 1.1 通用头部（字节 0 + 字节 1，所有指令相同）
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| 字段 | 位号 | 说明 |
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|---|---|---|
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| 长度前缀+形态分区 | 4B: bit7..6（`11`=RR / `10`=NONE）；8B: bit7..5（`011`=RRR / `010`=其他 6 形态分区：bit4..2 形态位 + bit1..0 子 op）；16B: bit7..4（`0010`=SLOT+off / `0011`=IMM64）；32B: bit7..4（`0001`=预留） | 长度与形态分区一体 |
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| opcode | 4B: bit5..0 / 8B: bit4..0 / 16B: bit3..0 / 32B: bit3..0 | 分区内独立编号（0 起） |
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| func | bit15..12 | 功能细节（宽度×符号/浮点），语义随 op |
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| （空） | bit11..8 | 待全部指令编码完后决定用途 |
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### 1.2 形态分区总表（操作数区 = bit16 起；pad = 对齐填充，编码固定 0）
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| 前缀 | 形态 | 长度组 | 操作数区字段位号 | 识别方式 |
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|---|---|---|---|---|
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| `11` | RR | 4B | rd=23..16、rs=31..24 | 前缀直推 |
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| `10` | NONE | 4B | pad=31..16 | 前缀直推 |
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| `011` | RRR | 8B | rd=23..16、rs1=31..24、rs2=39..32、pad=63..40 | 前缀直推 |
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| `010 000` | IMM | 8B | rd=23..16、imm32=55..24、pad=63..56 | 前缀直推 |
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| `010 001` | SLOT | 8B | rd=23..16、slot32=55..24、pad=63..56 | 前缀直推 |
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| `010 010` | JMP | 8B | off32=47..16、pad=63..48 | 前缀直推 |
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| `010 011` | JC | 8B | rd=23..16、off32=55..24、pad=63..56 | 前缀直推 |
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| `010 100` | CALL | 8B | fn_id32=47..16、pad=63..48 | 前缀直推 |
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| `010 101` | CAL | 8B | fb_id16=31..16、slot32=63..32 | 前缀直推 |
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| `0010` | SLOT+off / RS+off | 16B | SLOT+off: rd=23..16、slot32=55..24、off32=87..56；RS+off: rd=23..16、rs=31..24、off32=87..56、pad=127..88 | 前缀直推 |
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| `0011` | IMM64 | 16B | rd=23..16、imm64=87..24、pad=127..88 | 前缀直推 |
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| `0001` | 预留 | 32B | 操作数区 30B（bit 240..16），格式待定 | — |
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### 1.3 各位图（bit 从左（高）到右（低）；小端字节序：字节 0 = bit0..7 在右端）
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**RR（前缀 `11`，4B = bit31..0）**
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```text
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bit31 24 bit23 16 bit15 12 bit11 8 bit7 0
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┌────────────────┬────────────────┬───────────┬─────────┬───────────┐
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│ rs:8 (31..24) │ rd:8 (23..16) │ func:4 │ 空:4 │ 前缀11+op:6│
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└────────────────┴────────────────┴───────────┴─────────┴───────────┘
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```
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**NONE（前缀 `10`，4B = bit31..0）**
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```text
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bit31 16 bit15 12 bit11 8 bit7 0
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┌──────────────────┬─────────┬───────┬───────────┐
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│ pad:16 (31..16) │ func:4 │ 空:4 │ 前缀10+op:6│
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└──────────────────┴─────────┴───────┴───────────┘
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```
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**RRR（前缀 `011`，8B = bit63..0）**
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```text
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bit63 40 bit39 32 bit31 24 bit23 16 bit15 12 bit11 8 bit7 0
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┌─────────────────┬──────────┬──────────┬──────────┬─────────┬───────┬───────────┐
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│ pad:24 (63..40) │ rs2:8 │ rs1:8 │ rd:8 │ func:4 │ 空:4 │ 前缀011+op5│
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│ │ (39..32) │ (31..24) │ (23..16) │ (15..12)│(11..8)│ (7..0) │
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└─────────────────┴──────────┴──────────┴──────────┴─────────┴───────┴───────────┘
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```
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**010 区（8B = bit63..0）**：前缀 `010` + 3 位形态位（bit4..2）+ 2 位子 op（bit1..0）——形态全部直推：
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```text
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IMM(010000): rd=23..16、imm32=55..24、pad=63..56
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SLOT(010001): rd=23..16、slot32=55..24、pad=63..56
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JMP(010010): off32=47..16、pad=63..48
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JC(010011): rd=23..16、off32=55..24、pad=63..56
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CALL(010100): fn_id32=47..16、pad=63..48
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CAL(010101): fb_id16=31..16、slot32=63..32
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```
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**SLOT+off（前缀 `0010`，16B = bit127..0）**
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```text
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bit127 88 bit87 56 bit55 24 bit23 16 bit15 12 bit11 8 bit7 0
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┌─────────────────┬──────────────┬──────────────┬──────────────┬─────────┬───────┬──────────┐
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│ pad:40 │ off32 │ slot32 │ rd:8 │ func:4 │ 空:4 │ 前缀0010+op4│
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│ (127..88) │ (87..56) │ (55..24) │ (23..16) │ (15..12)│(11..8)│ (7..0) │
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└─────────────────┴──────────────┴──────────────┴──────────────┴─────────┴───────┴──────────┘
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```
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**IMM64（前缀 `0011`，16B = bit127..0）**
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```text
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bit127 88 bit87 24 bit23 16 bit15 12 bit11 8 bit7 0
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┌─────────────────┬────────────┬──────────────┬─────────┬───────┬──────────┐
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│ pad:40 │ imm64 │ rd:8 │ func:4 │ 空:4 │ 前缀0011+op4│
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│ (127..88) │ (87..24) │ (23..16) │ (15..12)│(11..8)│ (7..0) │
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└─────────────────┴────────────┴──────────────┴─────────┴───────┴──────────┘
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```
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**32B 预留（前缀 `0001`）**：操作数区 30B（bit 240..16），格式待实现时定稿。
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## 2. 数据搬运
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| MOVE | 4B | `11000000` | RR | 宽度：0=1B/1=2B/2=4B/3=8B | rd, rs | 寄存器搬运（只搬宽度，不管符号/浮点） | 核心 |
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| LOAD | 8B | `01000100` | SLOT | 全矩阵 0..9 | rd, slot | 槽→寄存器（按 func 读宽+扩展） | 核心 |
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| STORE | 8B | `01000101` | SLOT | 全矩阵 0..9 | slot, rs | 寄存器→槽（按 func 写宽） | 核心 |
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| LOADK | 8B | `01000000` | IMM | 全矩阵 0..9 | rd, const_id | 常量表→寄存器（按 func 解释） | 核心 |
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| LOAD_OFF | 16B | `00100000` | SLOT+off | 全矩阵 0..9 | rd, slot, off | 字段读（结构体/FB 共享体） | 核心 |
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| STORE_OFF | 16B | `00100001` | SLOT+off | 全矩阵 0..9 | slot, off, rs | 字段写 | 核心 |
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| LOAD_PTR | 16B | `00101000` | RS+off | 全矩阵 0..9 | rd, rs, off | 基址读（rs 寄存器 = 值区地址 + 偏移；FB 共享体） | 核心 |
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| STORE_PTR | 16B | `00101001` | RS+off | 全矩阵 0..9 | rd, rs, off | 基址写 | 核心 |
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| LOADK64 | 16B | `00110000` | IMM64 | 全矩阵 0..9 | rd, imm64 | 64 位立即数内嵌（免查表） | 预留 |
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## 3. 逻辑与位运算
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| NOT | 4B | `11000001` | RR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, rs | BOOL 逻辑非 / 位串按位取反 | 核心 |
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| AND | 8B | `01100110` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, ra, rb | 按宽度逐位与（BOOL 由编译器保证 0/1） | 核心 |
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| OR | 8B | `01100111` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, ra, rb | 逐位或 | 核心 |
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| XOR | 8B | `01101000` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, ra, rb | 逐位异或 | 核心 |
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| NAND | 8B | `01101001` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, ra, rb | 逐位与非 | 扩展 |
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| NOR | 8B | `01101010` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, ra, rb | 逐位或非 | 扩展 |
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| XNOR | 8B | `01101011` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, ra, rb | 逐位同或 | 扩展 |
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| SHL | 8B | `01101100` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, rs, n | 左移（n 在 rb） | 扩展 |
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| SHR | 8B | `01101101` | RRR | 0..7（宽度×符号，算术/逻辑右移） | rd, rs, n | 右移 | 扩展 |
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| ROL | 8B | `01101110` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, rs, n | 循环左移（位串） | 扩展 |
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| ROR | 8B | `01101111` | RRR | 无符号宽度 0/2/4/6 | rd, rs, n | 循环右移 | 扩展 |
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| GETBIT | 8B | `01110110` | RRR | — | rd, rs, bit | 取位（bit 在 rb） | 扩展 |
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| SETBIT | 8B | `01110111` | RRR | — | rd, rs, bit | 置位 | 扩展 |
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| CLRBIT | 8B | `01111000` | RRR | — | rd, rs, bit | 清位 | 扩展 |
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| TOGBIT | 8B | `01111001` | RRR | — | rd, rs, bit | 翻转位 | 扩展 |
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> 注：SETBIT/CLRBIT/TOGBIT 的"目标可槽"形式（`slot, bit`）后续可在 16B 组扩展（op 预留）。
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## 4. 算术
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| ADD | 8B | `01100000` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 整数饱和 / 浮点 IEEE / 无符号 | 核心 |
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| SUB | 8B | `01100001` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 减 | 核心 |
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| MUL | 8B | `01100010` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 乘 | 核心 |
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| DIV | 8B | `01100011` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 除（整数零除/浮点 ±inf） | 核心 |
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| MOD | 8B | `01100100` | RRR | 0..7（整数） | rd, ra, rb | 取模 | 扩展 |
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| EXPT | 8B | `01100101` | RRR | 0..9 | rd, ra, rb | 幂 | 扩展 |
|
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| NEG | 4B | `11000010` | RR | 0..9 | rd, rs | 取负 | 扩展 |
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| ABS | 4B | `11000011` | RR | 0..9 | rd, rs | 绝对值 | 扩展 |
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| INC | 4B | `11000100` | RR | 0..9 | rd, rs | 自增 | 扩展 |
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| DEC | 4B | `11000101` | RR | 0..9 | rd, rs | 自减 | 扩展 |
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| SQRT | 4B | `11000110` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 平方根 | 扩展 |
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| SIN | 4B | `11000111` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 正弦 | 扩展 |
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| COS | 4B | `11001000` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 余弦 | 扩展 |
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| TAN | 4B | `11001001` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 正切 | 扩展 |
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| ASIN | 4B | `11001010` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 反正弦 | 扩展 |
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| ACOS | 4B | `11001011` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 反余弦 | 扩展 |
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| ATAN | 4B | `11001100` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 反正切 | 扩展 |
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| LN | 4B | `11001101` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 自然对数 | 扩展 |
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| LOG | 4B | `11001110` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 常用对数 | 扩展 |
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| EXP | 4B | `11001111` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 指数 | 扩展 |
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| ROUND | 4B | `11010000` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 四舍五入（浮点→整数） | 扩展 |
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| TRUNC | 4B | `11010001` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 截断 | 扩展 |
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| FLOOR | 4B | `11010010` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 向下取整 | 扩展 |
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| CEIL | 4B | `11010011` | RR | 浮点 8/9 | rd, rs | 向上取整 | 扩展 |
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## 5. 比较
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| CMP_EQ | 8B | `01110000` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 相等 | 核心 |
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| CMP_NE | 8B | `01110001` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 不等 | 核心 |
|
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| CMP_LT | 8B | `01110010` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 小于（无符号/浮点按 func） | 核心 |
|
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| CMP_LE | 8B | `01110011` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 小于等于 | 核心 |
|
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| CMP_GT | 8B | `01110100` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 大于 | 核心 |
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| CMP_GE | 8B | `01110101` | RRR | 全矩阵 0..9 | rd, ra, rb | 大于等于 | 核心 |
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## 6. 转换
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| CONV | 4B | `11010100` | RR | **目标类型** 0..9 | rd, rs | 类型转换（src 值已在寄存器，按目标 func 截断/扩展/舍入；舍入模式随目标为浮点→整数时取 TRUNC 语义） | 扩展 |
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## 7. 控制流
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| JMP | 8B | `01001000` | JMP | — | off32 | 无条件跳转（相对下一条，字节） | 核心 |
|
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| JT | 8B | `01001100` | JC | — | rd, off | rd≠0 跳转 | 核心 |
|
||
| JF | 8B | `01001101` | JC | — | rd, off | rd==0 跳转 | 核心 |
|
||
| CALL | 8B | `01010000` | CALL | — | fn_id | 压帧调用（r0..r7 复制） | 核心 |
|
||
| RET | 4B | `10000001` | NONE | — | — | 弹帧 / MAIN 周期结束 | 核心 |
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| CAL | 8B | `01010100` | CAL | — | fb_id, slot | 内建 FB 调用（fb_id 查 [[fb]] 表） | 核心 |
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| JTBL | 32B | `00010000` | 预留 | — | rd, slot, n | CASE 跳转表 | 预留 |
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## 8. 内建 FB（CAL + fb_id，[[fb]] 表）
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| fb_id | FB | 字段（类型化） | 状态 |
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|---|---|---|---|
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| 0 | TON | in/pt/q/et = BOOL/TIME/BOOL/TIME | 核心 |
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| 1 | TOF | 同上 | 核心 |
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| 2 | TP | 同上 | 核心 |
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| 3 | CTU | cu/r/pv(INT)/q/cv(INT) 单字 | 核心 |
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| 4 | DCTU | cu/r/pv(DINT)/q/cv(DINT) 双字 | 核心 |
|
||
| 5 | CTD | cd/ld/pv(INT)/q/cv(INT) | 核心 |
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| 6 | DCTD | cd/ld/pv(DINT)/q/cv(DINT) | 核心 |
|
||
| 7 | CTUD | cu/cd/r/lu/pv(INT)/qu/qd/cv(INT) | 核心 |
|
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| 8 | DCTUD | cu/cd/r/lu/pv(DINT)/qu/qd/cv(DINT) | 核心 |
|
||
| 9 | R_TRIG | clk/q = BOOL/BOOL | 核心 |
|
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| 10 | F_TRIG | clk/q = BOOL/BOOL | 核心 |
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| 11 | SR | S1/R/Q1 = BOOL/BOOL/BOOL（置位优先） | 核心 |
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| 12 | RS | SET/RESET1/Q1 = BOOL/BOOL/BOOL（复位优先） | 核心 |
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| 13 | PWM | in/pt/duty/q/et = BOOL/TIME/REAL/BOOL/TIME | 核心 |
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| 14 | RTC | enable/date/tod = BOOL/DATE/TOD（虚拟时钟） | 核心 |
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### 8.1 字段布局终稿（对齐规则 1/2/4/8B，字段按声明序；偏移 = 实例基地址 + 字段偏移）
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| FB | 字段偏移（字节） | 实例大小 |
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|---|---|---|
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| TON/TOF/TP | in=0、pt=8、q=16、et=24 | 32B |
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| CTU/CTD | cu/cd=0、r/ld=1、pv=2、q=4、cv=6 | 8B |
|
||
| DCTU/DCTD | cu/cd=0、r/ld=1、pad 2..3、pv=4、q=8、pad 9..11、cv=12 | 16B |
|
||
| CTUD | cu=0、cd=1、r=2、lu=3、pv=4、qu=6、qd=7、cv=8 | 10B |
|
||
| DCTUD | cu=0、cd=1、r=2、lu=3、pv=4、qu=8、qd=9、pad 10..11、cv=12 | 16B |
|
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| R_TRIG/F_TRIG | clk=0、q=1 | 2B |
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| SR | S1=0、R=1、Q1=2 | 3B |
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| RS | SET=0、RESET1=1、Q1=2 | 3B |
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| PWM | in=0、pt=8（pad 1..7）、duty=16、q=20、et=24（pad 21..23） | 32B |
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| RTC | enable=0、date=4（pad 1..3）、tod=8 | 12B |
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> **RTC 时钟源（确定性注记）**：v1 无墙钟（确定性原则）——RTC 用**虚拟时钟**：映像加载起
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> 周期计数 × dt_ms 累计推导日期时间；不读系统时钟，保证确定性（A5 定案延伸）。
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> **PWM 语义**：in 使能时按 pt 周期输出 q（duty×pt 高电平），et 为当前周期已运行时间。
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> **SR/RS 语义**：SR 置位优先（S1=1 → Q1=1，R 仅在 S1=0 时复位）；RS 复位优先。
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## 9. 字符串（未来，元数据段 + 16/32B）
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|
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| STR_LEN | 16B | `00100010` | SLOT+off | 字符串长度 | 预留 |
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| STR_CMP | 16B | `00100011` | SLOT+off | 比较 | 预留 |
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| STR_EQ | 16B | `00100100` | SLOT+off | 相等 | 预留 |
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| STR_MID | 16B | `00100101` | SLOT+off | 取子串 | 预留 |
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| STR_LEFT | 16B | `00100110` | SLOT+off | 左侧子串 | 预留 |
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| STR_RIGHT | 16B | `00100111` | SLOT+off | 右侧子串 | 预留 |
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| STR_CONCAT | 32B | `00010001` | 预留 | 拼接 | 预留 |
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| STR_FIND | 32B | `00010010` | 预留 | 查找 | 预留 |
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| STR_REPLACE | 32B | `00010011` | 预留 | 替换 | 预留 |
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## 10. 数组（未来）
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|
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| ARR_LEN | 16B | `00101001` | SLOT+off | 数组长度 | 预留 |
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| ARR_LOAD | 32B | `00010100` | 预留 | 索引读（基槽+index） | 预留 |
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| ARR_STORE | 32B | `00010101` | 预留 | 索引写 | 预留 |
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## 11. 系统
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| 指令 | 组 | 字节0 编码 | fmt | func | 操作数 | 语义 | 状态 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| NOP | 4B | `10000000` | NONE | — | — | 空操作（占位/对齐） | 核心 |
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## 12. op 预算核对（前缀分区按组分治）
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| 前缀 | 分区 | op 空间 | 已分配 | 指令 | 余量 |
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|---|---|---|---|---|---|
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| `11` | RR | 64 | 21 | MOVE/NOT/NEG/ABS/INC/DEC/浮点单目 10/舍入 4/CONV | 43 |
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| `10` | NONE | 64 | 2 | NOP/RET | 62 |
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| `011` | RRR | 32 | 26 | 算术 6 + 逻辑 6 + 移位 4 + 位操作 4 + CMP 6 | 6 |
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| `010 000`..`010 101` | IMM/SLOT/JMP/JC/CALL/CAL | 6×4 | 8 | LOADK(1)/LOAD·STORE(2)/JMP(1)/JT·JF(2)/CALL(1)/CAL(1) | 16（含 2 个预留形态区） |
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| `0010` | SLOT+off / RS+off | 16 | 10 | LOAD_OFF/STORE_OFF + LOAD_PTR/STORE_PTR + 字符串 6 | 6 |
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| `0011` | IMM64 | 16 | 1 | LOADK64 | 15 |
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| `0001` | 预留 | 16 | 6 | JTBL + STR_CONCAT/FIND/REPLACE + ARR_LOAD/STORE | 10 |
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> 编码约定：op 按分区独立编号；无类型指令 func=0；010 区形态由前缀分区直推（指令编码.md §5）；
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> 字符串/数组的具体操作数形态在实现时定稿（`0001` 区）。
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