Question

所以，我正在设计自己的虚拟CPU。我有一些寄存器和内存，可以执行一些基本的指令。但是，现在我被卡住了。

如何区分（在我的组装“机器代码”中）：

LDA $02 ; Load the hex value 0x01 into register A

和

LDA B   ; Load the value of B into A

现在我已将操作数（$02和B）编码为0x02的值。指令LDA被编码为单个Word（此时为uint16）。

这显然会带来问题。解决这个问题的最佳方法是什么？我想我有以下选择：

以某种方式编码到我们正在处理值或寄存器（或稍后的存储器位置）的指令的16位
为不同的操作数创建不同的指令。例如。 LOADIA，LOADRA，LOADMA分别用于文字，寄存器和内存。

恕我直言选项1将是最好的。您能确认1是有效选项还是提供其他处理此问题的方法。谢谢！

Answer 1

首先将助记符转换为长手。

lda $02变为ld a $02 <{1}}

load immediate a with 02变为lda b <{1}}

可以看出`lda不一定是指令，你需要看一下整个。此外，如果您将所有指令保持相同的长度，您可以获得更好的性能（使用真实的处理器）。

看一下ARM处理器，它有详细记录，干净且仍在使用（很多）。 http://simplemachines.it/doc/arm_inst.pdf

Answer 2

X86 CPU正在使用所谓的Mod R / M-bytes或Postbytes。

Instruction Prefix                0 or 1 Byte
Address-Size Prefix               0 or 1 Byte
Operand-Size Prefix               0 or 1 Byte
Segment Prefix                    0 or 1 Byte
Opcode                            1 or 2 Byte
Mod R/M                           0 or 1 Byte
SIB, Scale Index Base (386+)      0 or 1 Byte
Displacement                      0, 1, 2 or 4 Byte (4 only 386+)
Immediate                         0, 1, 2 or 4 Byte (4 only 386+)

Format of Postbyte(Mod R/M from Intel)
------------------------------------------
MM RRR MMM

MM  - Memory addressing mode
RRR - Register operand address
MMM - Memory operand address

RRR Register Names
Filds  8bit  16bit  32bit
000    AL     AX     EAX
001    CL     CX     ECX
010    DL     DX     EDX
011    Bl     BX     EBX
100    AH     SP     ESP
101    CH     BP     EBP
110    DH     SI     ESI
111    BH     DI     EDI

---

16bit memory (No 32 bit memory address prefix)
MMM   Default MM Field
Field Sreg     00        01          10             11=MMM is reg
000   DS       [BX+SI]   [BX+SI+o8]  [BX+SI+o16]
001   DS       [BX+DI]   [BX+DI+o8]  [BX+DI+o16]
010   SS       [BP+SI]   [BP+SI+o8]  [BP+SI+o16]
011   SS       [BP+DI]   [BP+DI+o8]  [BP+DI+o16]
100   DS       [SI]      [SI+o8]     [SI+o16]
101   DS       [DI]      [DI+o8]     [SI+o16]
110   SS       [o16]     [BP+o8]     [BP+o16]
111   DS       [BX]      [BX+o8]     [BX+o16]
Note: MMM=110,MM=0 Default Sreg is DS !!!!

32bit memory (Has 67h 32 bit memory address prefix)
MMM   Default MM Field
Field Sreg     00        01          10             11=MMM is reg
000   DS       [EAX]     [EAX+o8]    [EAX+o32]
001   DS       [ECX]     [ECX+o8]    [ECX+o32]
010   DS       [EDX]     [EDX+o8]    [EDX+o32]
011   DS       [EBX]     [EBX+o8]    [EBX+o32]
100   SIB      [SIB]     [SIB+o8]    [SIB+o32]
101   SS       [o32]     [EBP+o8]    [EBP+o32]
110   DS       [ESI]     [ESI+o8]    [ESI+o32]
111   DS       [EDI]     [EDI+o8]    [EDI+o32]
Note: MMM=110,MM=0 Default Sreg is DS !!!!

---

SIB is (Scale/Base/Index)
SS BBB III
Note: SIB address calculated as:
<sib address>=<Base>+<Index>*(2^(Scale))

Fild   Default Base
BBB    Sreg    Register   Note
000    DS      EAX
001    DS      ECX
010    DS      EDX
011    DS      EBX
100    SS      ESP
101    DS      o32        if MM=00 (Postbyte)
SS      EBP        if MM<>00 (Postbyte)
110    SS      ESI
111    DS      EDI

Fild  Index
III   register   Note
000   EAX
001   ECX
010   EDX
011   EBX
100              never Index SS can be 00
101   EBP
110   ESI
111   EDI

Fild Scale coefficient
SS   =2^(SS)
00   1
01   2
10   4
11   8

Answer 3

由于您已经进行了一些重播，我将尝试简化答案。

您可以以特定方式定义cpu命令。例如，您的LDA命令可以定义为： 1010101x（二进制格式），其中1010101表示LDA，最后一位指定下一个字节是立即值（0）还是寄存器（1）。

所以在你的情况下，它将是：

LDA $02  = 10101010 00000010 
LDA B    = 10101011 00000010

这只是一个例子，但这就是我所知道的所有处理器的工作原理。对于某些命令，您可以使用更多xxx位。你可能也只有零（NOP指令的例子）。

如何设计虚拟cpu /指令

3 个答案: