CPU0 處理器物件 -- C 語言

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文章 檔案：CPU0.h #ifndef CPU0_H #define CPU0_H #include "OpTable.h" typedef struct { BYTE *m; int mSize; int R[16], IR; } Cpu0; void runObjFile(char *objFile); // 虛擬機器的主要函數 Cpu0* Cpu0New(char *objFile); void Cpu0Free(Cpu0 *cpu0); void Cpu0Run(Cpu0 *cpu0, int startPC); void Cpu0Dump(Cpu0 *cpu0); #endif 檔案：CPU0.c #include "Cpu0.h" void runObjFile(char *objFile) { // 虛擬機器主函數 printf("===VM0:run %s on CPU0===\n", objFile); Cpu0 *cpu0 = Cpu0New(objFile); // 建立CPU0物件 Cpu0Run(cpu0, 0); // 開始執行 Cpu0Dump(cpu0); // 傾印暫存器 Cpu0Free(cpu0); // 釋放記憶體 } Cpu0* Cpu0New(char *objFile) { // 建立 CPU0 物件 Cpu0 *cpu0=ObjNew(Cpu0, 1); // 分配 CPU0 物件空間 cpu0->m = newFileBytes(objFile, &cpu0->mSize); // 載入映像檔 objFile 到記憶體 m 中 return cpu0; } void Cpu0Free(Cpu0 *cpu0) { // 刪除 CPU0 物件 freeMemory(cpu0->m); // 釋放 CPU0 的 memory ObjFree(cpu0); // 釋放 CPU0 物件 } #define bits(i, from, to) ((UINT32) i << (31-to) >> (31-to+from)) // 取得 from 到 to 之間的位元 #define ROR(i, k) (((UINT32)i>>k)|(bits(i,32-k, 31)<<(32-k)))// 向右旋轉k位元 #define ROL(i, k) (((UINT32)i<<k)|(bits(i,0,k-1)<<(32-k))) // 向左旋轉k位元 #define SHR(i, k) ((UINT32)i>>k) // 向右移位k位元 #define SHL(i, k) ((UINT32)i<<k) // 向左移位k位元 #define bytesToInt32(p) (INT32)(p[0]<<24|p[1]<<16|p[2]<<8|p[3])// 4 byte轉 int #define bytesToInt16(p) (INT16)(p[0]<<8|p[1]) // 2 byte轉 INT16 #define int32ToBytes(i, bp) { bp[0]=i>>24; bp[1]=i>>16; bp[2]=i>>8; bp[3]=i;} // int轉為4 byte #define StoreInt32(i, m, addr) { BYTE *p=&m[addr]; int32ToBytes(i, p); } // i=m[addr…addr+3] #define LoadInt32(i, m, addr) { BYTE *p=&m[addr]; i=bytesToInt32(p); } // m[addr..addr+3]=i #define StoreByte(b, m, addr) { m[addr] = (BYTE) b; } // m[addr]=b #define LoadByte(b, m, addr) { b = m[addr]; } // b=m[addr] #define PC R[15] // PC is R[15] #define LR R[14] // LR is R[14] #define SP R[13] // SP is R[13] #define SW R[12] // SW is R[12] void Cpu0Run(Cpu0 *cpu0, int start) { // 虛擬機器的主要執行函數 char buffer[200]; unsigned int IR, op, ra, rb, rc, cc; int c5, c12, c16, c24, caddr, raddr; unsigned int N, Z; BYTE *m=cpu0->m; int *R=cpu0->R; PC = start; // 設定起始位址，準備開始執行 LR = -1; BOOL stop = FALSE; while (!stop) { // 如果尚未結束 R[0] = 0; // R[0] 永遠為 0 LoadInt32(IR, m, PC); // 指令擷取，IR=[PC..PC+3] cpu0->IR = IR; // 取得指令暫存器 PC += 4; // 擷取完將 PC 加 4，指向下一個指令 op = bits(IR, 24, 31); // 取得 op 欄位，IR[24..31] ra = bits(IR, 20, 23); // 取得 ra 欄位，IR[20..23] rb = bits(IR, 16, 19); // 取得 rb 欄位，IR[16..19] rc = bits(IR, 12, 15); // 取得 rc 欄位，IR[12..15] c5 = bits(IR, 0, 4); // 取得 5 位元的 cx c12= bits(IR, 0, 11); // 取得 12 位元的 cx c16= bits(IR, 0, 15); // 取得 16 位元的 cx c24= bits(IR, 0, 23); // 取得 24 位元的 cx N = bits(SW, 31, 31); Z = bits(SW, 30, 30); if (bits(IR, 11, 11)!=0) c12 |= 0xFFFFF000; // 若 cx 為負數，則調整為2補數格式 if (bits(IR, 15, 15)!=0) c16 |= 0xFFFF0000; // 若 cx 為負數，則調整為2補數格式 if (bits(IR, 23, 23)!=0) c24 |= 0xFF000000; // 若 cx 為負數，則調整為2補數格式 caddr = R[rb]+c16; // 取得位址[Rb+cx] raddr = R[rb]+R[rc]; // 取得位址[Rb+Rc] switch (op) { // 根據op執行動作 case OP_LD : LoadInt32(R[ra], m, caddr); break; // 處理 LD 指令 case OP_ST : StoreInt32(R[ra], m, caddr); break; // 處理 ST 指令 case OP_LDB: LoadByte(R[ra], m, caddr); break; // 處理 LDB 指令 case OP_STB: StoreByte(R[ra], m, caddr); break; // 處理 STB 指令 case OP_LDR: LoadInt32(R[ra], m, raddr); break; // 處理 LDR 指令 case OP_STR: StoreInt32(R[ra], m, raddr); break; // 處理 STR 指令 case OP_LBR: LoadByte(R[ra], m, raddr); break; // 處理 LBR 指令 case OP_SBR: StoreByte(R[ra], m, raddr); break; // 處理 SBR 指令 case OP_LDI: R[ra] = c16; break; // 處理 LDI 指令 case OP_CMP: { // 處理CMP指令，根據比較結果，設定 N,Z 旗標 if (R[ra] > R[rb]) { // > : SW(N=0, Z=0) SW &= 0x3FFFFFFF; // N=0, Z=0 } else if (R[ra] < R[rb]) { // < : SW(N=1, Z=0, ....) SW |= 0x80000000; // N=1; SW &= 0xBFFFFFFF; // Z=0; } else { // = : SW(N=0, Z=1) SW &= 0x7FFFFFFF; // N=0; SW |= 0x40000000; // Z=1; } ra = 12; break; } case OP_MOV: R[ra] = R[rb]; break; // 處理MOV指令 case OP_ADD: R[ra] = R[rb] + R[rc]; break; // 處理ADD指令 case OP_SUB: R[ra] = R[rb] - R[rc]; break; // 處理SUB指令 case OP_MUL: R[ra] = R[rb] * R[rc]; break; // 處理MUL指令 case OP_DIV: R[ra] = R[rb] / R[rc]; break; // 處理DIV指令 case OP_AND: R[ra] = R[rb] & R[rc]; break; // 處理AND指令 case OP_OR: R[ra] = R[rb] | R[rc]; break; // 處理OR指令 case OP_XOR: R[ra] = R[rb] ^ R[rc]; break; // 處理XOR指令 case OP_ROL: R[ra] = ROL(R[rb],c5); break; // 處理ROL指令 case OP_ROR: R[ra] = ROR(R[rb],c5); break; // 處理ROR指令 case OP_SHL: R[ra] = SHL(R[rb],c5); break; // 處理SHL指令 case OP_SHR: R[ra] = SHR(R[rb],c5); break; // 處理SHR指令 case OP_JEQ: if (Z==1) PC += c24; break; // 處理JEQ指令 Z=1 case OP_JNE: if (Z==0) PC += c24; break; // 處理JNE指令 Z=0 case OP_JLT: if (N==1&&Z==0) PC += c24; break; // 處理JLT指令 NZ=10 case OP_JGT: if (N==0&&Z==0) PC += c24; break; // 處理JGT指令 NZ=00 case OP_JLE: // 處理JLE指令 NZ=10 or 01 if ((N==1&&Z==0)||(N==0&&Z==1)) PC+=c24; break; case OP_JGE: // 處理JGE指令 NZ=00 or 01 if ((N==0&&Z==0)||(N==0&&Z==1)) PC+=c24; break; case OP_JMP: PC+=c24; break; // 處理JMP指令 case OP_SWI: LR = PC; PC=c24; break; // 處理SWI指令 case OP_JSUB:LR = PC; PC+=c24; break; // 處理JSUB指令 case OP_RET: if (LR<0) stop=TRUE; else PC=LR; break; // 處理RET指令 case OP_PUSH:SP-=4; StoreInt32(R[ra], m, SP); break; // 處理PUSH指令 case OP_POP: LoadInt32(R[ra], m, SP); SP+=4; break; // 處理POP指令 case OP_PUSHB:SP--; StoreByte(R[ra], m, SP); break; // 處理PUSH指令 case OP_POPB:LoadByte(R[ra], m, SP); SP++; break; // 處理POPB指令 default: printf("Error:invalid op (%02x) ", op); } sprintf(buffer, "PC=%08x IR=%08x SW=%08x R[%02d]=0x%08x=%d\n", // 印出暫存器的值 PC, IR, SW, ra, R[ra],R[ra]); strToUpper(buffer); printf(buffer); } } void Cpu0Dump(Cpu0 *cpu0) { // 印出所有暫存器 printf("\n===CPU0 dump registers===\n"); printf("IR =0x%08x=%d\n", cpu0->IR, cpu0->IR); // 印出 IR int i; for (i=0; i<16; i++) // 印出 R0..R15 printf("R[%02d]=0x%08x=%d\n",i,cpu0->R[i],cpu0->R[i]); } Facebook 留言 Facebook Wikidot Post preview: Close preview or Sign in as Wikidot user (will not be published) - + Help: wiki text quick reference 授權 本網頁的作者、授權與引用方式 作者 陳鍾誠，於金門大學資訊工程系，電子郵件：wt.ude.uqn|ccc#wt.ude.uqn|ccc，網站：http://ccckmit.wikidot.com。 授權 本文採用創作共用 (Creative Common) 3.0 版的 姓名標示─非商業性─相同方式分享 授權條款，歡迎轉載或修改使用，但若做為商業使用時必須取得授權，引用本文時請參考下列格式。 中文版 (APA格式) 陳鍾誠 (20 Oct 2010 06:42)，(網頁標題) CPU0 處理器物件 — C 語言，(網站標題) 陳鍾誠的網站，取自 http://ccckmit.wikidot.com/code:cpu0 ，網頁修改第 1 版。 英文版 (APA格式) Chung-Chen Chen (20 Oct 2010 06:42), Retrieved from http://ccckmit.wikidot.com/code:cpu0 , Page Revision 1.