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