LEGアーキテクチャ

#TuringComplete

Turing Completeの中で作成するふたつめのCPUのアーキテクチャ。

命令セット

4バイトで1命令。1バイト目はopcode、2バイト目はarg1のアドレス、3バイト目はarg2のアドレス、4バイト目はresult保存先のアドレス。

opcode, arg1_address, arg2_address, result_address

また、Conndition系の命令の場合は4バイト目はjump_addressとなる。

opcode, arg1_address, arg2_address, jump_address

Opcode (calc)

000 000: ADD

000 001: SUB

000 010: AND

000 011: OR

000 100: NOT (ignore arg2)

000 101: XOR

000 110: SHL

000 111: SHR

また、Opcodeの8バイト目が1の場合は arg1_address(命令の2バイト目) が arg1の即値(Immediate)となり、7バイト目が1の場合はarg2_address(命令の3バイト目)がarg2の即値となる。

Opcode(cond)

100 000: ==

100 001: !=

100 010: <

100 011: <=

100 100: >

100 101: >=

Opcode(memory)

010 000(16): sw

M[r1+r2] = r3

opcode, r1, r2, r3

r1: RAMアドレス

r2: アドレスオフセット

r3: 書き込むデータを保持するレジスタ

010 001(17): lw

r3 = M[r1+r2]

opcode, r1, r2, r3

r1: RAMアドレス

r2: アドレスオフセット

r3: データをロードするレジスタ

Opcode(function)

00 001 000 (8): call

call sp sp_offset function_label

spはスタックポインタ

M[sp + sp_offset] = counter + 4

sp = sp + 1

jump function_label

（※）現状での実装はcallを呼ぶたびにr5がインクリメントされるため、実質spはr5固定となっている

00 001 001 (9): ret

ret sp sp_offset 0

counter = M[sp + sp_offset]

sp = sp - 1

（※）現状での実装はretを呼ぶたびにr5がデクリメントされるため、実質spはr5固定となっている

Address

000: R0

001: R1

010: R2

011: R3

100: R4

101: R5

110: Counter

111: Input / Output

サンプルプログラム

code:1_Save_Load

const add 0

const add_ri 64

const add_ii 192

const sub 1

const jeq 32

const jeq_ii 224

const jlt 34

const jlte 35

const sw 16

const lw 8

const r0 0

const r1 1

const r2 2

const r3 3

const r4 4

const r5 5

const counter 6

const input 7

const output 7

expect 1 0

add_ii

expect 2 10

add_ii

expect 3 10

expect 1 1

add_ri

expect 2 20

add_ri

expect 3 20

code:foo

const add 0

const add_ri 64

const add_ii 192

const sub 1

const jeq 32

const jeq_ii 224

const jlt 34

const jlte 35

const sw 16

const lw 8

const r0 0

const r1 1

const r2 2

const r3 3

const r4 4

const r5 5

const counter 6

const input 7

const output 7

add_ri

input

add_ri

input

label loop

jlt

break

sub

add_ri

jeq

loop

label break

# out quotient

add

output

# out remainder

add

output