src/exec.c

   1 #include "casl2.h"
   2 #include "exec.h"
   3
   4 /* 実行モード: trace, logical, dump */
   5 EXECMODE execmode = {false, false, false};
   6
   7 /* 標準入力から文字データを読込（SVC 1） */
   8 void svcin()
   9 {
  10     int i;
  11     char *buffer = malloc(INSIZE + 1);
  12
  13     if(fgets(buffer, INSIZE, stdin) == NULL) {
  14         memory[GR[1]] = memory[GR[2]] = 0x0;
  15         return;
  16     }
  17     for(i = 0; i < INSIZE; i++) {
  18         if(*(buffer + i) == '\0' || *(buffer + i) == '\n') {
  19             --i;
  20             break;
  21         }
  22         if(GR[1] + i >= memsize - 1) {
  23             setcerr(202, NULL);    /* SVC input - out of Input memory */
  24             break;
  25         }
  26         memory[GR[1]+i] = *(buffer + i);
  27     }
  28     memory[GR[2]] = i + 1;
  29 }
  30
  31 /* 標準出力へ文字データを書出（SVC 2） */
  32 void svcout()
  33 {
  34     int i;
  35     WORD w;
  36
  37     for(i = 0; i < memory[GR[2]]; i++) {
  38         if(GR[1] + i >= memsize - 1) {
  39             setcerr(203, NULL);    /* SVC output - out of Comet II memory */
  40             return;
  41         }
  42         /* 「文字の組」の符号表に記載された文字と、改行（CR）／タブを表示 */
  43         /* それ以外の文字は、「.」で表す */
  44         if(((w = memory[GR[1]+i]) >= 0x20 && w <= 0x7E) || w == 0xA || w == '\t') {
  45             putchar((char)w);
  46         } else {
  47             putchar('.');
  48         }
  49     }
  50 }
  51
  52 /* ロード／論理積／論理和／排他的論理和のフラグ設定。OFは常に0 */
  53 void setfr(WORD val)
  54 {
  55     FR = 0x0;
  56     /* 第15ビットが1のとき、SFは1 */
  57     if((val & 0x8000) > 0x0) {
  58         FR += SF;
  59     }
  60     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
  61     if(val == 0x0) {
  62         FR += ZF;
  63     }
  64 }
  65
  66 /* 算術加算。フラグを設定して値を返す */
  67 WORD adda(WORD val0, WORD val1)
  68 {
  69     WORD res;
  70     long temp;
  71     FR = 0x0;
  72
  73     temp = (signed short)val0 + (signed short)val1;
  74     if(temp > 32767 || temp < -32768) {
  75         FR += OF;
  76     }
  77     if(((res = (WORD)(temp & 0xFFFF)) & 0x8000) == 0x8000) {
  78         FR += SF;
  79     } else if(res == 0x0) {
  80         FR += ZF;
  81     }
  82     return res;
  83 }
  84
  85 /* 算術減算。フラグを設定して値を返す */
  86 WORD suba(WORD val0, WORD val1)
  87 {
  88     return adda(val0, (~val1 + 1));
  89 }
  90
  91 /* 論理加算。フラグを設定して値を返す */
  92 WORD addl(WORD val0, WORD val1)
  93 {
  94     long temp;
  95     WORD res;
  96     FR = 0x0;
  97
  98     if((temp = val0 + val1) < 0 || temp > 65535) {
  99         FR += OF;
 100     }
 101     if(((res = (WORD)(temp & 0xFFFF)) & 0x8000) == 0x8000) {
 102         FR += SF;
 103     } else if(res == 0x0) {
 104         FR += ZF;
 105     }
 106     return res;
 107 }
 108
 109 /* 論理減算。フラグを設定して値を返す */
 110 WORD subl(WORD val0, WORD val1)
 111 {
 112     return addl(val0, (~val1 + 1));
 113 }
 114
 115 /* 算術比較のフラグ設定。OFは常に0 */
 116 void cpa(WORD val0, WORD val1)
 117 {
 118     FR = 0x0;
 119     if((short)val0 < (short)val1) {
 120         FR = SF;
 121     } else if(val0 == val1) {
 122         FR = ZF;
 123     }
 124 }
 125
 126 /* 論理比較のフラグ設定。OFは常に0 */
 127 void cpl(WORD val0, WORD val1)
 128 {
 129     FR = 0x0;
 130     if(val0 < val1) {
 131         FR = SF;
 132     } else if(val0 == val1) {
 133         FR = ZF;
 134     }
 135 }
 136
 137 /* 算術左シフト。フラグを設定して値を返す。 */
 138 /* 算術演算なので、第15ビットは送り出されない */
 139 WORD sla(WORD val0, WORD val1)
 140 {
 141     WORD sign, res, last = 0x0;
 142     int i;
 143
 144     FR = 0x0;
 145     sign = val0 & 0x8000;
 146     res = val0 & 0x7FFF;
 147     for(i = 0; i < val1; i++) {
 148         last = res & 0x4000;
 149         res <<= 1;
 150     }
 151     res = sign | (res & 0x7FFF);
 152     /* OFに、レジスタから最後に送り出されたビットの値を設定 */
 153     if(last > 0x0) {
 154         FR += OF;
 155     }
 156     /* 符号（第15ビット）が1のとき、SFは1 */
 157     if(sign > 0x0) {
 158         FR += SF;
 159     }
 160     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
 161     if(res == 0x0) {
 162         FR += ZF;
 163     }
 164     return res;
 165 }
 166
 167 /* 算術右シフト。フラグを設定して値を返す */
 168 /* 算術演算なので、第15ビットは送り出されない */
 169 /* 空いたビット位置には符号と同じものが入る */
 170 WORD sra(WORD val0, WORD val1)
 171 {
 172     WORD sign, res, last = 0x0;
 173     int i;
 174
 175     FR = 0x0;
 176     sign = val0 & 0x8000;
 177     res = val0 & 0x7FFF;
 178     for(i = 0; i < val1; i++) {
 179         last = res & 0x1;
 180         res >>= 1;
 181         if(sign > 0) {
 182             res |= 0x4000;
 183         }
 184     }
 185     res = sign | res;
 186     /* OFに、レジスタから最後に送り出されたビットの値を設定 */
 187     if(last > 0x0) {
 188         FR += OF;
 189     }
 190     /* 符号（第15ビット）が1のとき、SFは1 */
 191     if(sign > 0x0) {
 192         FR += SF;
 193     }
 194     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
 195     if(res == 0x0) {
 196         FR += ZF;
 197     }
 198     return res;
 199 }
 200
 201 /* 論理左シフト。フラグを設定して値を返す */
 202 WORD sll(WORD val0, WORD val1)
 203 {
 204     WORD res = val0, last = 0x0;
 205     int i;
 206
 207     FR = 0x0;
 208     for(i = 0; i < val1; i++) {
 209         last = res & 0x8000;
 210         res <<= 1;
 211     }
 212     /* OFに、レジスタから最後に送り出されたビットの値を設定 */
 213     if(last > 0x0) {
 214         FR += OF;
 215     }
 216     /* 第15ビットが1のとき、SFは1 */
 217     if((res & 0x8000) > 0x0) {
 218         FR += SF;
 219     }
 220     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
 221     if(res == 0x0) {
 222         FR += ZF;
 223     }
 224     return res;
 225 }
 226
 227 /* 論理右シフト。フラグを設定して値を返す */
 228 WORD srl(WORD val0, WORD val1)
 229 {
 230     WORD res = val0, last = 0x0;
 231     int i;
 232
 233     FR = 0x0;
 234     for(i = 0; i < val1; i++) {
 235         last = res & 0x0001;
 236         res >>= 1;
 237     }
 238     /* OFに、レジスタから最後に送り出されたビットの値を設定 */
 239     if(last > 0x0) {
 240         FR += OF;
 241     }
 242     /* 第15ビットが1のとき、SFは1 */
 243     if((res & 0x8000) > 0x0) {
 244         FR += SF;
 245     }
 246     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
 247     if(res == 0x0) {
 248         FR += ZF;
 249     }
 250     return res;
 251 }
 252
 253 /* COMET II仮想マシンのリセット */
 254 void reset()
 255 {
 256     int i;
 257     for(i = 0; i < REGSIZE; i++) {
 258         GR[i] = 0x0;
 259     }
 260     SP = PR = FR = 0x0;
 261     memory = malloc(memsize);
 262     for(i = 0; i < memsize; i++) {
 263         memory[i] = 0x0;
 264     }
 265 }
 266
 267 /* 仮想マシンCOMET IIでの実行 */
 268 void exec()
 269 {
 270     WORD op, r_r1, x_r2, val;
 271     CMDTYPE cmdtype;
 272     char *errpr = malloc(CERRSTRSIZE + 1);
 273     clock_t clock_begin, clock_end;
 274
 275     if(execmode.trace) {
 276         fprintf(stdout, "\nExecuting machine codes\n");
 277     }
 278     /* フラグレジスタの初期値設定 */
 279     FR = 0x0;
 280     SP = memsize;
 281     PR = startptr;
 282     if(create_code_type() == false) {
 283         goto execerr;
 284     }
 285     /* 機械語の実行 */
 286     for (; ; ) {
 287         clock_begin = clock();
 288         /* プログラムレジスタのアドレスが主記憶の範囲外の場合はエラー */
 289         if(PR >= memsize) {
 290             sprintf(errpr, "PR:#%04X", PR);
 291             setcerr(204, errpr);    /* Program Register (PR) - out of COMET II memory */
 292         }
 293         /* スタック領域のアドレスが主記憶の範囲外の場合はエラー */
 294         if(SP > memsize) {
 295             sprintf(errpr, "PR:#%04X", PR);
 296             setcerr(207, errpr);    /* Stack Pointer (SP) - out of COMET II memory */
 297         }
 298         /* スタック領域を確保できない場合はエラー */
 299         if(SP <= endptr) {
 300             sprintf(errpr, "PR:#%04X", PR);
 301             setcerr(205, errpr);    /* Stack Pointer (SP) - cannot allocate stack buffer */
 302         }
 303         /* 命令の取り出し */
 304         op = memory[PR] & 0xFF00;
 305         /* 命令の解読 */
 306         cmdtype = getcmdtype(op);
 307         r_r1 = (memory[PR] >> 4) & 0xF;
 308         x_r2 = memory[PR] & 0xF;
 309         /* エラー発生時は終了 */
 310         if(cerrno > 0) {
 311             goto execerr;
 312         }
 313         if(execmode.trace){
 314             fprintf(stdout, "#%04X: Register::::\n", PR);
 315             dspregister();
 316         }
 317         if(execmode.dump){
 318             fprintf(stdout, "#%04X: Memory::::\n", PR);
 319             dumpmemory();
 320         }
 321         if(execmode.dump || execmode.trace) {
 322             fprintf(stdout, "\n");
 323         }
 324         PR++;
 325         /* オペランドの取り出し */
 326         if(cmdtype == R1_R2) {
 327             assert(x_r2 < REGSIZE);
 328             val = GR[x_r2];
 329         }
 330         else if(cmdtype ==  R_ADR_X || cmdtype == R_ADR_X_ || cmdtype == ADR_X) {
 331             /* 実効アドレス（値または値が示す番地）を取得  */
 332             val = memory[PR++];
 333             /* 指標アドレスを加算  */
 334             if(x_r2 > 0x0) {
 335                 val += GR[x_r2];
 336             }
 337             /* ロード／算術論理演算命令／比較演算命令では、アドレスに格納されている内容を取得 */
 338             if(cmdtype == R_ADR_X_) {
 339                 if(val >= memsize) {
 340                     sprintf(errpr, "PR:#%04X", PR-1);
 341                     setcerr(206, errpr);    /* Address - out of COMET II memory */
 342                     goto execerr;
 343                 }
 344                 val = memory[val];
 345             }
 346         }
 347         /* 主オペランドが1〜4の場合、第2ビットを無視 */
 348         if(op >= 0x1000 && op <= 0x4FFF) {
 349             op &= 0xFB00;
 350         }
 351         /* 命令の実行 */
 352         switch(op)
 353         {
 354         case 0x0:  /* NOP */
 355             break;
 356         case 0x1000:    /* LD */
 357             setfr(GR[r_r1] = val);
 358             break;
 359         case 0x1100:    /* ST */
 360             memory[val] = GR[r_r1];
 361             break;
 362         case 0x1200:    /* LAD */
 363             GR[r_r1] = val;
 364             break;
 365         case 0x2000:  /* ADDA */
 366             GR[r_r1] = adda(GR[r_r1], val);
 367             break;
 368         case 0x2100:  /* SUBA */
 369             GR[r_r1] = suba(GR[r_r1], val);
 370             break;
 371         case 0x2200:  /* ADDL */
 372             GR[r_r1] = addl(GR[r_r1], val);
 373             break;
 374         case 0x2300:  /* SUBL */
 375             GR[r_r1] = subl(GR[r_r1], val);
 376             break;
 377         case 0x3000:  /* AND */
 378             setfr(GR[r_r1] &= val);
 379             break;
 380         case 0x3100:  /* OR */
 381             setfr(GR[r_r1] |= val);
 382             break;
 383         case 0x3200:  /* XOR */
 384             setfr(GR[r_r1] ^= val);
 385             break;
 386         case 0x4000:  /* CPA */
 387             cpa(GR[r_r1], val);
 388             break;
 389         case 0x4100:  /* CPL */
 390             cpl(GR[r_r1], val);
 391             break;
 392         case 0x5000:  /* SLA */
 393             GR[r_r1] = sla(GR[r_r1], val);
 394             break;
 395         case 0x5100:  /* SRA */
 396             GR[r_r1] = sra(GR[r_r1], val);
 397             break;
 398         case 0x5200:  /* SLL */
 399             GR[r_r1] = sll(GR[r_r1], val);
 400             break;
 401         case 0x5300:  /* SRL */
 402             GR[r_r1] = srl(GR[r_r1], val);
 403             break;
 404         case 0x6100:  /* JMI */
 405             if((FR & SF) > 0) {
 406                 PR = val;
 407             }
 408             break;
 409         case 0x6200:  /* JNZ */
 410             if((FR & ZF) == 0) {
 411                 PR = val;
 412             }
 413             break;
 414         case 0x6300:  /* JZE */
 415             if((FR & ZF) > 0) {
 416                 PR = val;
 417             }
 418             break;
 419         case 0x6400:  /* JUMP */
 420             PR = val;
 421             break;
 422         case 0x6500:  /* JPL */
 423             if((FR & (SF | ZF)) == 0) {
 424                 PR = val;
 425             }
 426             break;
 427         case 0x6600:  /* JOV */
 428             if((FR & OF) > 0) {
 429                 PR = val;
 430             }
 431             break;
 432         case 0x7000:  /* PUSH */
 433             assert(SP > endptr && SP <= memsize);
 434             memory[--SP] = val;
 435             break;
 436         case 0x7100:  /* POP */
 437             assert(SP > endptr && SP <= memsize);
 438             GR[r_r1] = memory[SP++];
 439             break;
 440         case 0x8000:  /* CALL */
 441             assert(SP > endptr && SP <= memsize);
 442             memory[--SP] = PR;
 443             PR = val;
 444             break;
 445         case 0x8100:  /* RET */
 446             assert(SP > endptr && SP <= memsize);
 447             if(SP == memsize) {
 448                 return;
 449             } else {
 450                 PR = memory[SP++];
 451                 break;
 452             }
 453         case 0xf000:  /* SVC */
 454             switch(val)
 455             {
 456             case 0x0: /* EXIT */
 457                 return;
 458             case 0x1: /* IN */
 459                 svcin();
 460                 break;
 461             case 0x2: /* OUT */
 462                 svcout();
 463                 break;
 464             }
 465         default:
 466             break;
 467         }
 468         do {
 469             clock_end = clock();
 470         } while(clock_end - clock_begin < CLOCKS_PER_SEC / clocks);
 471         #if 0
 472         printf("PR:%04X; time: %f\n", PR, (double)((clock_end - clock_begin) * CLOCKS_PER_SEC));
 473         #endif
 474     }
 475 execerr:
 476     fprintf(stderr, "Execute error - %d: %s\n", cerrno, cerrmsg);
 477 }