src/exec.c

   1 #include "casl2.h"
   2 #include "exec.h"
   3
   4 /* 実行のエラー定義 */
   5 CERRARRAY cerr_exec[] = {
   6     { 202, "SVC input - out of Input memory" },
   7     { 203, "SVC output - out of COMET II memory" },
   8     { 204, "Program Register (PR) - out of COMET II memory" },
   9     { 205, "Stack Pointer (SP) - cannot allocate stack buffer" },
  10     { 206, "Address - out of COMET II memory" },
  11     { 207, "Stack Pointer (SP) - out of COMET II memory" },
  12 };
  13
  14 bool addcerrlist_exec()
  15 {
  16     return addcerrlist(ARRAYSIZE(cerr_exec), cerr_exec);
  17 }
  18
  19 /* 実行モード: trace, logical, dump */
  20 EXECMODE execmode = {false, false, false};
  21
  22 /* 標準入力から文字データを読込（SVC 1） */
  23 void svcin()
  24 {
  25     int i;
  26     char *buffer = malloc(INSIZE + 1);
  27
  28     if(fgets(buffer, INSIZE, stdin) == NULL) {
  29         memory[GR[1]] = memory[GR[2]] = 0x0;
  30         return;
  31     }
  32     for(i = 0; i < INSIZE; i++) {
  33         if(*(buffer + i) == '\0' || *(buffer + i) == '\n') {
  34             --i;
  35             break;
  36         }
  37         if(GR[1] + i >= memsize - 1) {
  38             setcerr(202, NULL);    /* SVC input - out of Input memory */
  39             break;
  40         }
  41         memory[GR[1]+i] = *(buffer + i);
  42     }
  43     memory[GR[2]] = i + 1;
  44 }
  45
  46 /* 標準出力へ文字データを書出（SVC 2） */
  47 void svcout()
  48 {
  49     int i;
  50     WORD w;
  51
  52     for(i = 0; i < memory[GR[2]]; i++) {
  53         if(GR[1] + i >= memsize - 1) {
  54             setcerr(203, NULL);    /* SVC output - out of Comet II memory */
  55             return;
  56         }
  57         /* 「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 */
  58         /* それ以外の文字は、「.」で表す */
  59         if(((w = memory[GR[1]+i]) >= 0x20 && w <= 0x7E) || w == 0xA || w == '\t') {
  60             putchar((char)w);
  61         } else {
  62             putchar('.');
  63         }
  64     }
  65 }
  66
  67 /* 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 */
  68 void setfr(WORD val)
  69 {
  70     FR = 0x0;
  71     /* 第15ビットが1のとき、SFは1 */
  72     if((val & 0x8000) > 0x0) {
  73         FR += SF;
  74     }
  75     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
  76     if(val == 0x0) {
  77         FR += ZF;
  78     }
  79 }
  80
  81 /* 算術加算。フラグを設定して値を返す */
  82 WORD adda(WORD val0, WORD val1)
  83 {
  84     WORD res;
  85     long temp;
  86     FR = 0x0;
  87
  88     temp = (signed short)val0 + (signed short)val1;
  89     if(temp > 32767 || temp < -32768) {
  90         FR += OF;
  91     }
  92     if(((res = (WORD)(temp & 0xFFFF)) & 0x8000) == 0x8000) {
  93         FR += SF;
  94     } else if(res == 0x0) {
  95         FR += ZF;
  96     }
  97     return res;
  98 }
  99
 100 /* 算術減算。フラグを設定して値を返す */
 101 WORD suba(WORD val0, WORD val1)
 102 {
 103     return adda(val0, (~val1 + 1));
 104 }
 105
 106 /* 論理加算。フラグを設定して値を返す */
 107 WORD addl(WORD val0, WORD val1)
 108 {
 109     long temp;
 110     WORD res;
 111     FR = 0x0;
 112
 113     if((temp = val0 + val1) < 0 || temp > 65535) {
 114         FR += OF;
 115     }
 116     if(((res = (WORD)(temp & 0xFFFF)) & 0x8000) == 0x8000) {
 117         FR += SF;
 118     } else if(res == 0x0) {
 119         FR += ZF;
 120     }
 121     return res;
 122 }
 123
 124 /* 論理減算。フラグを設定して値を返す */
 125 WORD subl(WORD val0, WORD val1)
 126 {
 127     return addl(val0, (~val1 + 1));
 128 }
 129
 130 /* 算術比較のフラグ設定。OFは常に0 */
 131 void cpa(WORD val0, WORD val1)
 132 {
 133     FR = 0x0;
 134     if((short)val0 < (short)val1) {
 135         FR = SF;
 136     } else if(val0 == val1) {
 137         FR = ZF;
 138     }
 139 }
 140
 141 /* 論理比較のフラグ設定。OFは常に0 */
 142 void cpl(WORD val0, WORD val1)
 143 {
 144     FR = 0x0;
 145     if(val0 < val1) {
 146         FR = SF;
 147     } else if(val0 == val1) {
 148         FR = ZF;
 149     }
 150 }
 151
 152 /* 算術左シフト。フラグを設定して値を返す。 */
 153 /* 算術演算なので、第15ビットは送り出されない */
 154 WORD sla(WORD val0, WORD val1)
 155 {
 156     WORD sign, res, last = 0x0;
 157     int i;
 158
 159     FR = 0x0;
 160     sign = val0 & 0x8000;
 161     res = val0 & 0x7FFF;
 162     for(i = 0; i < val1; i++) {
 163         last = res & 0x4000;
 164         res <<= 1;
 165     }
 166     res = sign | (res & 0x7FFF);
 167     /* 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 */
 168     if(last > 0x0) {
 169         FR += OF;
 170     }
 171     /* 符号（第15ビット）が1のとき、SFは1 */
 172     if(sign > 0x0) {
 173         FR += SF;
 174     }
 175     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
 176     if(res == 0x0) {
 177         FR += ZF;
 178     }
 179     return res;
 180 }
 181
 182 /* 算術右シフト。フラグを設定して値を返す */
 183 /* 算術演算なので、第15ビットは送り出されない */
 184 /* 空いたビット位置には符号と同じものが入る */
 185 WORD sra(WORD val0, WORD val1)
 186 {
 187     WORD sign, res, last = 0x0;
 188     int i;
 189
 190     FR = 0x0;
 191     sign = val0 & 0x8000;
 192     res = val0 & 0x7FFF;
 193     for(i = 0; i < val1; i++) {
 194         last = res & 0x1;
 195         res >>= 1;
 196         if(sign > 0) {
 197             res |= 0x4000;
 198         }
 199     }
 200     res = sign | res;
 201     /* 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 */
 202     if(last > 0x0) {
 203         FR += OF;
 204     }
 205     /* 符号（第15ビット）が1のとき、SFは1 */
 206     if(sign > 0x0) {
 207         FR += SF;
 208     }
 209     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
 210     if(res == 0x0) {
 211         FR += ZF;
 212     }
 213     return res;
 214 }
 215
 216 /* 論理左シフト。フラグを設定して値を返す */
 217 WORD sll(WORD val0, WORD val1)
 218 {
 219     WORD res = val0, last = 0x0;
 220     int i;
 221
 222     FR = 0x0;
 223     for(i = 0; i < val1; i++) {
 224         last = res & 0x8000;
 225         res <<= 1;
 226     }
 227     /* 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 */
 228     if(last > 0x0) {
 229         FR += OF;
 230     }
 231     /* 第15ビットが1のとき、SFは1 */
 232     if((res & 0x8000) > 0x0) {
 233         FR += SF;
 234     }
 235     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
 236     if(res == 0x0) {
 237         FR += ZF;
 238     }
 239     return res;
 240 }
 241
 242 /* 論理右シフト。フラグを設定して値を返す */
 243 WORD srl(WORD val0, WORD val1)
 244 {
 245     WORD res = val0, last = 0x0;
 246     int i;
 247
 248     FR = 0x0;
 249     for(i = 0; i < val1; i++) {
 250         last = res & 0x0001;
 251         res >>= 1;
 252     }
 253     /* 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 */
 254     if(last > 0x0) {
 255         FR += OF;
 256     }
 257     /* 第15ビットが1のとき、SFは1 */
 258     if((res & 0x8000) > 0x0) {
 259         FR += SF;
 260     }
 261     /* 演算結果が0のとき、ZFは1 */
 262     if(res == 0x0) {
 263         FR += ZF;
 264     }
 265     return res;
 266 }
 267
 268 /* 仮想マシンCOMET IIでの実行 */
 269 void exec()
 270 {
 271     WORD op, r_r1, x_r2, val;
 272     CMDTYPE cmdtype;
 273     char *errpr = malloc(CERRSTRSIZE + 1);
 274     clock_t clock_begin, clock_end;
 275
 276     addcerrlist_exec();
 277     if(execmode.trace) {
 278         fprintf(stdout, "\nExecuting machine codes\n");
 279     }
 280     /* フラグレジスタの初期値設定 */
 281     FR = 0x0;
 282     SP = memsize;
 283     PR = startptr;
 284     if(create_code_type() == false) {
 285         goto execerr;
 286     }
 287     /* 機械語の実行 */
 288     for (; ; ) {
 289         clock_begin = clock();
 290         /* 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 */
 291         if(PR >= memsize) {
 292             sprintf(errpr, "PR:#%04X", PR);
 293             setcerr(204, errpr);    /* Program Register (PR) - out of COMET II memory */
 294         }
 295         /* 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 */
 296         if(SP > memsize) {
 297             sprintf(errpr, "PR:#%04X", PR);
 298             setcerr(207, errpr);    /* Stack Pointer (SP) - out of COMET II memory */
 299         }
 300         /* スタック領域を確保できない場合はエラー */
 301         if(SP <= endptr) {
 302             sprintf(errpr, "PR:#%04X", PR);
 303             setcerr(205, errpr);    /* Stack Pointer (SP) - cannot allocate stack buffer */
 304         }
 305         /* 命令の取り出し */
 306         op = memory[PR] & 0xFF00;
 307         /* 命令の解読 */
 308         cmdtype = getcmdtype(op);
 309         r_r1 = (memory[PR] >> 4) & 0xF;
 310         x_r2 = memory[PR] & 0xF;
 311         /* エラー発生時は終了 */
 312         if(cerrno > 0) {
 313             goto execerr;
 314         }
 315         /* traceオプション指定時、レジスタを出力 */
 316         if(execmode.trace){
 317             fprintf(stdout, "#%04X: Register::::\n", PR);
 318             dspregister();
 319         }
 320         /* dumpオプション指定時、メモリを出力 */
 321         if(execmode.dump){
 322             fprintf(stdout, "#%04X: Memory::::\n", PR);
 323             dumpmemory();
 324         }
 325         /* どちらかのオプション指定時、改行を出力 */
 326         if(execmode.dump || execmode.trace) {
 327             fprintf(stdout, "\n");
 328         }
 329         PR++;
 330         /* オペランドの取り出し */
 331         if(cmdtype == R1_R2) {
 332             assert(x_r2 < REGSIZE);
 333             val = GR[x_r2];
 334         }
 335         else if(cmdtype ==  R_ADR_X || cmdtype == R_ADR_X_ || cmdtype == ADR_X) {
 336             assert(x_r2 < REGSIZE);
 337             /* 実効アドレス（値または値が示す番地）を取得  */
 338             val = memory[PR++];
 339             /* 指標アドレスを加算  */
 340             if(x_r2 > 0x0) {
 341                 val += GR[x_r2];
 342             }
 343             /* 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 */
 344             if(cmdtype == R_ADR_X_) {
 345                 if(val >= memsize) {
 346                     sprintf(errpr, "PR:#%04X", PR-1);
 347                     setcerr(206, errpr);    /* Address - out of COMET II memory */
 348                     goto execerr;
 349                 }
 350                 val = memory[val];
 351             }
 352         }
 353         /* 主オペランドが1〜4の場合、第2ビットを無視 */
 354         if(op >= 0x1000 && op <= 0x4FFF) {
 355             op &= 0xFB00;
 356         }
 357         /* 命令の実行 */
 358         switch(op)
 359         {
 360         case 0x0:       /* NOP */
 361             break;
 362         case 0x1000:    /* LD */
 363             setfr(GR[r_r1] = val);
 364             break;
 365         case 0x1100:    /* ST */
 366             memory[val] = GR[r_r1];
 367             break;
 368         case 0x1200:    /* LAD */
 369             GR[r_r1] = val;
 370             break;
 371         case 0x2000:    /* ADDA */
 372             GR[r_r1] = adda(GR[r_r1], val);
 373             break;
 374         case 0x2100:    /* SUBA */
 375             GR[r_r1] = suba(GR[r_r1], val);
 376             break;
 377         case 0x2200:    /* ADDL */
 378             GR[r_r1] = addl(GR[r_r1], val);
 379             break;
 380         case 0x2300:    /* SUBL */
 381             GR[r_r1] = subl(GR[r_r1], val);
 382             break;
 383         case 0x3000:    /* AND */
 384             setfr(GR[r_r1] &= val);
 385             break;
 386         case 0x3100:    /* OR */
 387             setfr(GR[r_r1] |= val);
 388             break;
 389         case 0x3200:    /* XOR */
 390             setfr(GR[r_r1] ^= val);
 391             break;
 392         case 0x4000:    /* CPA */
 393             cpa(GR[r_r1], val);
 394             break;
 395         case 0x4100:    /* CPL */
 396             cpl(GR[r_r1], val);
 397             break;
 398         case 0x5000:    /* SLA */
 399             GR[r_r1] = sla(GR[r_r1], val);
 400             break;
 401         case 0x5100:    /* SRA */
 402             GR[r_r1] = sra(GR[r_r1], val);
 403             break;
 404         case 0x5200:    /* SLL */
 405             GR[r_r1] = sll(GR[r_r1], val);
 406             break;
 407         case 0x5300:    /* SRL */
 408             GR[r_r1] = srl(GR[r_r1], val);
 409             break;
 410         case 0x6100:    /* JMI */
 411             if((FR & SF) > 0) {
 412                 PR = val;
 413             }
 414             break;
 415         case 0x6200:    /* JNZ */
 416             if((FR & ZF) == 0) {
 417                 PR = val;
 418             }
 419             break;
 420         case 0x6300:    /* JZE */
 421             if((FR & ZF) > 0) {
 422                 PR = val;
 423             }
 424             break;
 425         case 0x6400:    /* JUMP */
 426             PR = val;
 427             break;
 428         case 0x6500:    /* JPL */
 429             if((FR & (SF | ZF)) == 0) {
 430                 PR = val;
 431             }
 432             break;
 433         case 0x6600:    /* JOV */
 434             if((FR & OF) > 0) {
 435                 PR = val;
 436             }
 437             break;
 438         case 0x7000:    /* PUSH */
 439             assert(SP > endptr && SP <= memsize);
 440             memory[--SP] = val;
 441             break;
 442         case 0x7100:    /* POP */
 443             assert(SP > endptr && SP <= memsize);
 444             GR[r_r1] = memory[SP++];
 445             break;
 446         case 0x8000:    /* CALL */
 447             assert(SP > endptr && SP <= memsize);
 448             memory[--SP] = PR;
 449             PR = val;
 450             break;
 451         case 0x8100:    /* RET */
 452             assert(SP > endptr && SP <= memsize);
 453             if(SP == memsize) {
 454                 return;
 455             } else {
 456                 PR = memory[SP++];
 457                 break;
 458             }
 459         case 0xF000:    /* SVC */
 460             switch(val)
 461             {
 462             case 0x0: /* EXIT */
 463                 return;
 464             case 0x1: /* IN */
 465                 svcin();
 466                 break;
 467             case 0x2: /* OUT */
 468                 svcout();
 469                 break;
 470             }
 471         default:
 472             break;
 473         }
 474         do {
 475             clock_end = clock();
 476         } while(clock_end - clock_begin < CLOCKS_PER_SEC / clocks);
 477         #if 0
 478         printf("PR:%04X; time: %f\n", PR, (double)((clock_end - clock_begin) * CLOCKS_PER_SEC));
 479         #endif
 480     }
 481 execerr:
 482     fprintf(stderr, "Execute error - %d: %s\n", cerrno, cerrmsg);
 483 }