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