问题摘要

Question

问题摘要

我需要能够为概念CPU +指令集生成指令。我有一个几乎工作的算法。

CPU只有1个可变寄存器（名为mut），总是从1开始，还有一些不可变寄存器，其中包含值（名为input [0..n]）。这个CPU的指令只是mut上的逻辑门，其中一个输入寄存器将结果存回mut。

我需要一个算法来生成指令，这些指令将允许CPU为某些已定义的真值表中的每个可能输入集生成正确的答案。

实施例

作为一个例子，也许我希望这个CPU就像一个AND门（其真值表为00=0,01=0,10=0,11=1）。我应该能够为这个真值表提供算法并让它吐出指令＆＃34; AND[0] AND[1]＆＃34;。如果你跟着你的头，你可以看到如果INPUT [0]和INPUT [1]都是1，MUT将只保持为1。

尝试

目前，我有一个简单的算法实现，它只是对所有可能的指令集进行广度优先搜索，在每个真值表输入/输出对上测试它们以查看它是否有效。对于我提供算法的许多期望，它只在几个级别的搜索中返回正确的指令集。但是，对于其他人来说，它会在找到结果之前消耗我整个CPU的内存，因此我只能假设它无法找到结果。

问题

是否有）设计此算法的任何有效方法，b）任何方式证明，对于某个指令集，可以实现任何预期的真值表，或者c）对此问题的任何现有见解？

我知道卡诺的地图，但它们会产生二维逻辑电路，而这本质上就是一维逻辑电路。

如果您有任何疑问，请告诉我。这是一个难以解释的问题，但我真的需要帮助。

指令集

作为参考，我的指示是：</ p>

AND[n]: MUT = MUT & INPUT[n]
OR[n]: MUT = MUT | INPUT[n]
NOT: MUT = ~MUT

我可能能够向CPU发出更多指令，但理想情况下，算法可以尝试用任何给定的指令集来解决问题。

Answer 1

我同意Martin Rosenau，我怀疑你的CPU可以处理任何给定的真值表而无需额外的功能。正如你现在所知，我看不出如何实施，例如XOR。

因此，我冒昧地添加了一个累加器注册器ACC（将初始化为False）和另一个命令ACC，其中包含：{/ p>

ACC <- ACC or MUT
MUT <- True

鉴于此，以下例程采用参数rules，该参数是bool列表的列表，每行首先指示结果，然后输入真值表的0..n寄存器。例如，二元XOR将是[[True, True, True], [False, False, True], [False, True, False], [True, False, False]]。

这有望产生正确的指示：

def generateCode (rules):
    rules = [rule for rule in rules if rule [0] ]
    if not rules: return []
    opcodes = []
    for rule in rules:
        rule = rule [1:]
        negs = [i for i, e in enumerate (rule) if not e]
        poss = [i for i, e in enumerate (rule) if e]
        if negs:
            opcodes.append ('NOT')
            for neg in negs: opcodes.append ('OR[{}]'.format (neg) )
            opcodes.append ('NOT')
        if poss:
            for pos in poss: opcodes.append ('AND[{}]'.format (pos) )
        opcodes.append ('ACC')
    return opcodes

例如，从上面获取样本输入，得到['AND[0]', 'AND[1]', 'ACC', 'NOT', 'OR[0]', 'OR[1]', 'NOT', 'ACC']，这似乎是正确的。

这是我测试过的CPU。我添加了一个重置按钮，结果将在执行结束时显示在ACC中。

class CPU:
    def reset (self, inputs):
        self.MUT = True
        self.ACC = False
        self.INP = inputs [:]

    def __call__ (self, opcodes):
        for opcode in opcodes:
            if opcode == 'NOT':
                self.MUT = not self.MUT
                continue
            if opcode == 'ACC':
                self.ACC = self.ACC or self.MUT
                self.MUT = True
                continue
            if opcode [0] == 'O':
                inp = int (opcode [3:-1] )
                self.MUT = self.MUT or self.INP [inp]
                continue
            if opcode [0] == 'A':
                inp = int (opcode [4:-1] )
                self.MUT = self.MUT and self.INP [inp]
                continue
            raise Exception ('Need more dried frog pills.')
        return self.ACC

同样，我很抱歉我无法用您指定的限制回答您的问题，但希望我的代码片段对您有用。

分析1-mutable-register指令集？

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