hikarupsp_WebCPU-VM_internal のバックアップ(No.5)

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- 1 (2013-09-10 (火) 12:10:49)
- 2 (2013-09-10 (火) 12:10:49)
- 3 (2013-09-10 (火) 12:10:49)
- 4 (2013-09-10 (火) 12:10:49)
- 5 (2013-09-10 (火) 12:10:49)
- 6 (2014-01-25 (土) 23:35:09)
- 7 (2014-03-24 (月) 17:06:46)

WebCPU-VMの内部仕様

すべての数字は特に断りがなければHex
今のところ仕様に忠実に作っている（はず）なので、インタプリタやJITC作者の人の役には立つかも。
該当オペコード・APIのすべての機能が実装されているとは限らない。
値のチェックは未実装。レジスタの番号範囲さえチェックしていない。
- なぜなら、例外やエラーのまとまった詳細仕様が見当たらないから…ないなら作ればいいのか！

↑

OpCodeMap(Backend)

+00

NOP

LIMM

PLIMM

CND

LMEM

SMEM

PADD

PDIF

+10

CP/OR

XOR

AND

ADD

SUB

MUL

SHL

SAR

DIV

MOD

PCP

+20

CMPE

CMPNE

CMPL

CMPGE

CMPLE

CMPG

TSTZ

TSTNZ

PCMPE

PCMPNE

PCMPL

PCMPGE

PCMPLE

PCMPG

+30

MALLOC

DATA

+40

+50

+60

+70

+80

+90

+A0

+B0

+C0

+D0

+E0

+F0

REMARK

OSECPU

↑

実装済みの命令

オペコード										デバッグモード表記	説明
...1...	...2...	...3...	...4...	...5...	...6...	...7...	...8...	...9...	..10...
00										NOP();	(No operation)
01	opt	imm32								LB(opt, imm32);	set label#imm32 to current address.
02	reg0R	imm32								LIMM(reg0R, imm32);	reg0R = imm32;
03	reg0R	imm32								PLIMM(reg0R, imm32);	reg0R = Pointer of label #imm32;
04	reg0R									CND(reg0R);	if((reg0R & 1) == 1){ execute next; } else { pass next; }
08	reg0R	typ32				reg1P	00			LMEM(reg0R, typ32, reg1P, 0);	reg0R = ((typ32 ) reg1P);
09	reg0R	typ32				reg1P	00			SMEM(reg0R, typ32, reg1P, 0);	((typ32 ) reg1P) = reg0R;
0E	reg0P	typ32				reg1P	reg2R			PADD(reg0P, typ32, reg1P, reg2R);	reg0P = reg1P + reg2R;
0F	reg0R	typ32				reg1P	reg2P			PDIF(reg0R, typ32, reg1P, reg2P);	reg0R = reg1P - reg2P;
10	reg0R	reg1R	FF							CP(reg0R, reg1R);	reg0R = reg1R;
10	reg0R	reg1R	reg2R							OR(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R \| reg2R);
11	reg0R	reg1R	reg2R							XOR(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R ^ reg2R);
12	reg0R	reg1R	reg2R							AND(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R & reg2R);
14	reg0R	reg1R	reg2R							ADD(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R + reg2R);
15	reg0R	reg1R	reg2R							SUB(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R - reg2R);
16	reg0R	reg1R	reg2R							MUL(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R * reg2R);
18	reg0R	reg1R	reg2R							SHL(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R << reg2R);
19	reg0R	reg1R	reg2R							SAR(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R >> reg2R);
1A	reg0R	reg1R	reg2R							DIV(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R / reg2R);
1B	reg0R	reg1R	reg2R							MOD(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R % reg2R);
1E	reg0P	reg1P								PCP(reg0P, reg1P);	reg0P = reg1P
20	reg0R	reg1R	reg2R							CMPE(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R == reg2R) ? -1 : 0;
21	reg0R	reg1R	reg2R							CMPNE(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R != reg2R) ? -1 : 0;
22	reg0R	reg1R	reg2R							CMPL(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R < reg2R) ? -1 : 0;
23	reg0R	reg1R	reg2R							CMPGE(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R >= reg2R) ? -1 : 0;
24	reg0R	reg1R	reg2R							CMPLE(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R <= reg2R) ? -1 : 0;
25	reg0R	reg1R	reg2R							CMPG(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = (reg1R > reg2R) ? -1 : 0;
26	reg0R	reg1R	reg2R							TSTZ(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = ((reg1R & reg2R) == 0) ? -1 : 0;
27	reg0R	reg1R	reg2R							TSTNZ(reg0R, reg1R, reg2R);	reg0R = ((reg1R & reg2R) != 0) ? -1 : 0;
28	reg0R	reg1P	reg2P							PCMPE(reg0R, reg1P, reg2P);	reg0R = (reg1P == reg2P) ? -1 : 0;
29	reg0R	reg1P	reg2P							PCMPNE(reg0R, reg1P, reg2P);	reg0R = (reg1P != reg2P) ? -1 : 0;
2A	reg0R	reg1P	reg2P							PCMPL(reg0R, reg1P, reg2P);	reg0R = (reg1P < reg2P) ? -1 : 0;
2B	reg0R	reg1P	reg2P							PCMPGE(reg0R, reg1P, reg2P);	reg0R = (reg1P >= reg2P) ? -1 : 0;
2C	reg0R	reg1P	reg2P							PCMPLE(reg0R, reg1P, reg2P);	reg0R = (reg1P <= reg2P) ? -1 : 0;
2D	reg0R	reg1P	reg2P							PCMPG(reg0R, reg1P, reg2P);	reg0R = (reg1P > reg2P) ? -1 : 0;
32	reg0P	reg1R	reg2R							MALLOC(reg0P, reg1R, reg2R);	reg0P = &(reg1R *)[reg2R];
34	typ32				len32				data...	DATA(type32, length32);[data]
FE	len	...								REMARK(len);[...]

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命令リファレンス

命令はバイト単位で構成されており、複数バイトの即値はビッグエンディアン(0x123456(32bit) = 00 12 34 56)で指定します。

↑

整数レジスタ

R00-R3F
最低精度32bit
64本

番号の小さいレジスタは実レジスタに割り当てられる可能性が高くなります。

ちなみにx86版では、R00～R02までが実レジスタに割り当てられていて、残りはメモリを使ってレジスタをエミュレーションしています。

レジスタの用途区分

From	To	本数	用途
00	1F	32	関数ローカルな汎用レジスタです。他の関数を呼び出しても値は破壊されません。
20	27	8	グローバルな汎用レジスタです。他の関数を呼び出すと、値が破壊されるかもしれません。アプリが自由に用途を決められます。
28	2F	8	グローバルな汎用レジスタです。他の関数を呼び出すと、値が破壊されるかもしれません。OSが用途を決めています。
30	3B	12	テンポラリレジスタです。汎用ではありますが、関数との引数・戻り値のやりとりや、ASKAにおける数式の計算に利用されるので値が破壊されやすいです。
3C	3E	3	Reserved. 将来の拡張のために予約されています。
3F		1	定数即値指定などの特殊用途に利用するもので、レジスタとして値を格納するのには使えません。

CND命令では、整数レジスタの最下位1bitが1(真)か0(偽)かで条件判断されます。
- C言語のように0か0以外かで判断しているのではないので、注意が必要です。

↑

ポインタレジスタ

P00-P3F
内部構造は実装依存

番号の小さいレジスタは実レジスタに割り当てられる可能性が高くなります。

ちなみにx86版では、P00～P02までが実レジスタに割り当てられていて、残りはメモリを使ってレジスタをエミュレーションしています。

レジスタの用途区分

From	To	本数	用途
00		1	予約済み(ベースポインタ)です。未実装なので使用できません。
01	1F	31	関数ローカルな汎用レジスタです。他の関数を呼び出しても値は破壊されません。
20	27	8	グローバルな汎用レジスタです。他の関数を呼び出すと、値が破壊されるかもしれません。アプリが自由に用途を決められます。
28	2F	8	グローバルな汎用レジスタです。他の関数を呼び出すと、値が破壊されるかもしれません。OSが用途を決めています。
30	3B	12	テンポラリレジスタです。汎用ではありますが、関数との引数・戻り値のやりとりや、ASKAにおける数式の計算に利用されるので値が破壊されやすいです。
3C	3E	3	Reserved. 将来の拡張のために予約されています。
3F		1	無条件分岐などの特殊用途に利用するもので、レジスタとして値を格納するのには使えません。(内部的には命令ポインタといえる?)

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ポインタタイプ

ポインタにはタイプ(データ型)があります。

データ型の一致しないポインタの読み書きはセキュリティ違反になります。

typ32	型名	説明
0x00	Undefined
0x01	VPtr	プログラムコード領域?
0x02	SINT8	signed char.
0x03	UINT8
0x04	SINT16	short.
0x05	UINT16
0x06	SINT32
0x07	UINT32
0x08	SINT4
0x09	UINT4
0x0A	SINT2
0x0B	UINT2
0x0C	SINT1	bool.代入できるのは0か-1のみ.
0x0D	UINT1
0x0E	SINT12
0x0F	UINT12
0x10	SINT20
0x11	UINT20
0x12	SINT24
0x13	UINT24
0x14	SINT28
0x15	UINT28

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00:NOP 何もしない命令

この命令は何もしません。JITコンパイラはこの命令を翻訳せず、実CPUに対してNOP命令は発行されません。

↑

01:LB ラベル定義命令

opt

imm32

ラベルを定義します。OSECPUでは、ラベルの場所に対してのみ実行を転送できます。ラベル番号は同一アプリケーション中で重複してはなりません。

opt
- 0:local分岐先（ポインタレジスタ及びメモリに格納できない）
- 1:public分岐先（ポインタレジスタ及びメモリに格納できる） opt=1はopt=0に比べてリソースが消費されます。基本的にはopt=0を利用してください。
```
ラベル番号は本来は32ビットの任意の整数（負の数もOK）なのですが、現状の実装では0～4095までしか処理できません。すみません手抜きです。
```

↑

02:LIMM 定数即値代入命令

	1	2	3	4	5	6
LIMM	02	reg0R	imm32

reg0Rは00-3F全ての整数レジスタ番号が指定できます。
imm32は符号付き32bit整数をビッグエンディアンで指定します。

↑

03:PLIMM ラベル番号代入命令

	1	2	3	4	5	6
PLIMM	03	reg0P	imm32

reg0Pは00-3F全ての整数レジスタ番号が指定できます。
imm32は、ラベル番号を符号付き32bit整数、ビッグエンディアンで指定します。

↑

04:CND 条件実行プリフィックス

	1	2
CND	04	reg0R	...

CNDは単体の命令ではなく、後続の1命令を条件実行命令化します。
- このプリフィクスをつけられないもの:
  - CNDプリフィクスそれ自体
  - R3FへのLIMM
reg0Rには、R3F以外のR00-R3Eが指定できます。
reg0R==0の場合、後続の1命令は実行されません。
reg0R==1の場合、後続の1命令はそのまま実行されます。

↑

08,09:LMEM/SMEM メモリアクセス命令

	1	2	3	4	5	6	7	8
LMEM	08	reg0R	typ32				reg1P	00
SMEM	09	reg0R	typ32				reg1P	00

メモリを読み書きします。
typ32にはポインタタイプを指定します。
LMEMの場合
- reg0R <- reg1P
SMEMの場合
- reg1P <- reg0R

↑

セキュリティ違反になる場合

reg1Pのポインタタイプが「データ」でない場合。
reg1Pのポインタタイプがtyp32と一致しない場合。

↑

0E:PADD メモリ加算命令

	1	2	3	4	5	6	7	8
PADD	0E	reg0P	typ32				reg1P	reg2R

reg1Pのポインタ位置にreg2Rの値を加えた結果、指し示す位置のポインタをreg0Pに代入します。

↑

セキュリティ違反になる場合

reg1Pのポインタタイプが「データ」でない場合。
reg1Pのポインタタイプがtyp32と一致しない場合。

↑

0F:PDIF メモリ差分命令

	1	2	3	4	5	6	7	8
PDIF	0F	reg0R	typ32				reg1P	reg2P

reg0R = reg1P - reg2Pとなるよう、二つのポインタの差分をreg0Rに代入します。

↑

セキュリティ違反になる場合

reg1Pのポインタタイプが「データ」でない場合。
reg1Pのポインタタイプがtyp32と一致しない場合。

↑

10-1B:CP/OR,XOR,AND,ADD,SUB,MUL,SHL,SAR,DIV,MOD 整数三項演算命令

	1	2	3	4
CP	10	reg0R	reg1R	FF
OR	10	reg0R	reg1R	reg2R
(other)	OpCode	reg0R	reg1R	reg2R

OpCode

OR XOR AND ADD SUB MUL SHL SAR DIV MOD

OpCode 10 11 12 14 15 16 18 19 1A 1B
CP/ORは命令番号を共有しています
- CP:4バイト目がFFの場合
- OR:4バイト目が00-3Fの整数レジスタ番号の場合それぞれの動作は、上にある実装済みの命令表の説明を参照してください。

↑

実装済みのAPI

APIIDはR30に入る値。

APIID(R30)	API名	...R31...	...R32...	...R33...	...R34...	...R35...	...R36...	説明
FF40	openWin	xSize	ySize
FF41	flushWin	xSize	ySize	x0	y0			終了時に自動で呼ばれる。
FF44	drawPoint	mode	x	y	col
FF45	drawLine	mode	x0	y0	x1	y1	col
FF46	fillRect	mode	xSize	ySize	x0	y0	col
FF47	fillOval	mode	xSize	ySize	x0	y0	col

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間違い等の指摘があればお願いします…

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