чтиво на ночь

destructor · 12.11.2011, 02:09

coderx.ru - образовательный портал
тема нашего урока: виртуальный процессор

1.
процессор должен понимать определенный набор команд

Код:

//придумаем свои опкоды для инструкций
#define ERROR        0
#define MOVE_regreg  1
#define MOVE_regdata 2
#define ADD_regreg   3
#define ADD_regdata  4
#define SUB_regreg   5
#define SUB_regdata  6
#define JMP_ofset    7
#define JMP_reg      8
#define JNZ_ofset    9
#define JNZ_reg      10

Код:

//и для регистров
#define regA  0
#define regB  1
#define regC  2
#define regD  3
#define regE  4
#define regIp 6

2.
придумаем массив функций

Код:

PVOID flist[100]={0};//сюда будем складывать функции, соотвественно опкодам

работать с ним будем примерно так:

вытягиевает наш процессор из памяти байт, он равен 7
получаем адрес функции из массива p = flist[7]
вызываем эту функцию p();
вытягиевает наш процессор из памяти байт, он равен 3
получаем адрес функции из массива p = flist[3]
вызываем эту функцию p();
вытягиевает наш процессор из памяти байт, он равен 5
получаем адрес функции из массива p = flist[5]
вызываем эту функцию p();
-------

3.
у процессора должны быть регистры(как минимум), будет он выглядеть примерно так:

Код:

//придумаем виртуальный процессор + вспомогательный функционал
class processor
{
public:
	//регистры
	DWORD reg_A;
	DWORD reg_B;
	DWORD reg_C;
	DWORD reg_D;
	DWORD reg_E;	
	//регистр флагов
	DWORD zFlag;
	//указатель на инструкцию
	DWORD * Ip;
	bool execute() //выполнить 1 инструкцию
	{
		if (*Ip>=100)//навешиваем проверочки, типа не быдлокодеры нифига
		{
			printf("error1, кривая инструкция\n");
			return false;
		};
		bool (*p)(processor*) = (bool (__cdecl *)(processor *))(flist[*Ip]);//достаем адресок функции из массива
		
		if (p == 0)//проверяем
		{
			printf("error2, неизвесная инструкция\n");
			return false;
		};
		if( p(this)==false) //вызываем функцию
		{
			printf("error3, внутренняя ошибка\n");
			return false;
		};
		return true;
	};
	void run(DWORD * code)
	{
		Ip = code;
		while (execute());//выполнять до любой ошибки
	};
	void printreg()
	{
		printf("%p A=%x B=%x C=%x D=%x E=%x\n",Ip,reg_A,reg_B,reg_C,reg_D,reg_E);
	};
} vcpu;

4.
пишем код который будет выполнять виртуальные инструкции.
например мы хотим инструкцию которая обнуляет регистр A

Код:

bool fx_zero_regA(processor * p)
{
      //переводим указатель Ip на следующую виртуальную инструкцию     
      p->Ip+=1; //если размер нашей инструкции 5 байт, значит делаем +5
      //обнуляем регистр А
      p->regA=0;
      return true;
};
//по такому же принципу пишем все нужные нам функции
  bool f0_ERROR(processor * p); 
  bool f1_MOVE_regreg(processor * p);
  bool f2_MOVE_regdata(processor * p);
  bool f3_ADD_regreg(processor * p);
  ............. 
  .......
  ...

5.
теперь начинается веселая часть

Код:

/*
	пишем софтину для нашего ололо процессора, 
		вычисляет площадь прямоугольника
		входящие данные в регистрах A и B
		результат в регистре С
*/
DWORD testprogram[]=
{
	MOVE_regdata, regA, 100,  //длинна
	MOVE_regdata, regB, 50,   //ширина
	MOVE_regdata, regC, 0,    //результат	

	MOVE_regreg,  regD, regB, //"временная переменная"
	//пичалька, проц не поддерживает умножение, тогда нужно сложение в цикле
	MOVE_regreg,  regE, regIp, //запоминаем куда нам вернутся

	ADD_regreg,  regC,regA,   //добавляем длинну к результату
	SUB_regdata, regD,1,
	JNZ_reg, regE,            //прыгаем "куда запоминали"

	ERROR
};

6.
обнуляем все что можно

Код:

	memset( &vcpu,0,sizeof(vcpu));

заполняем массив функций

Код:

	flist[0]=f0_ERROR;            //расставляем функции согласно их "опкодам"
	flist[1]=f1_MOVE_regreg;
	flist[2]=f2_MOVE_regdata;
        ......
        ...
        ..

командуем виртуальному процессору выполнять виртуальную программу

Код:

vcpu.run(testprogram);

7.
исходник virtualCPU.zip

8.
приятных кошмариков

MyGarant.net · 12.11.2011, 02:12

Меньше знаешь - крепче спишь. Не буду читать.

destructor · 12.11.2011, 02:19

1. вызывать нужные функции разумнее через case, вместо извращений с массивом, но мне так надо

2. если увеличить количество инструкций, получится достаточно умная штучка

Hint · 12.11.2011, 02:26

Вроде бы на втором курсе в институте писали свой виртуальный процессор и ассемблер, компилирующий исходные коды в "бинарные" файлы для исполнения. Процессор должен был поддерживать заданный набор инструкций (в том числе условные переходы), иметь несколько регистров, работать со стеком. Ассемблер поддерживал метки, переменные нескольких типов. А потом под свой "процессор" (у всех были те или иные различия как в наборе инструкций, так и в базовых вещах, например количестве поддерживаемых операндов) писали демонстрационные примеры (например, вычисление факториала). Было интересно

А ближе к последним курсам уже проектировали реальные счетные устройства из элементарных логических блоков и триггеров: на входы подаешь операнды в двоичном коде, код операции (сложение, умножение и т. д.), а на выходах через несколько тактов получаешь результат. Взглянуть бы сейчас на эти схемы (может где на жестком валяется проект в ладе или протеусе).

destructor · 12.11.2011, 02:45

Цитата:

Сообщение от Hint

Ассемблер поддерживал метки, переменные нескольких типов.

чтото жостка они вас

Добавлено через 5 минут
Hint, гдето на "радиотехнике" учился?

Hint · 12.11.2011, 02:57

Цитата:

Сообщение от destructor

чтото жостка они вас

Вообще в самый раз

Это ведь не на неделю задание. По-моему даже на целый семестр. И по сути работа состоит из независимых "модулей", которые можно разрабатывать отдельно (парсинг текстовых файлов, класс работы с хеш-таблицами и т. д.). Лично мне было интересно этим заниматься, хотя большинство конечно передирало работы прошлых лет. Во-первых, практика программирования, во-вторых, знакомство с устройством компьютера на всех уровнях (чем отличается двухпроходный ассемблер от однопроходного и т. д.).
Вот дальше было сложнее, когда пришлось разрабатывать язык более высокого уровня =) Различные циклы (for, while), блоки инструкций, условные операторы и т. д. Правда это уже писалось не с нуля, а с использование лексичесих и синтаксических анализаторов (lex, yacc). Есть что вспомнить

http://ru.wikipedia.org/wiki/Yacc
http://ru.wikipedia.org/wiki/Lex
Кстати, эти инструменты могут пригодиться и в реальных проектах (более приземленных). Например, для парсинга серверных скриптов lineage 2 (именно они и используются в l2server). Регулярками ведь те же npcdata и itemdata не разберешь.

Добавлено через 2 минуты

Цитата:

Сообщение от destructor

Hint, гдето на "радиотехнике" учился?

Официально называется "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети" (специальность 230101).

Xa4ik · 12.11.2011, 07:30

Цитата:

class proccessor

напоминает проФФеССор

Цитата:

bool (*p)(proccessor*) = (bool (__cdecl *)(proccessor *))(flist[*Ip])

спаяный с логических елементов, етот кусок будет понятен для мозга...

destructor · 12.11.2011, 11:09

Цитата:

Сообщение от Xa4ik

class proccessor

поправлю

Цитата:

Сообщение от Xa4ik

спаяный с логических елементов, етот кусок будет понятен для мозга...

знаю что ужос, сюда можно не смотреть, там дальше каммент идет.

mira · 18.11.2011, 14:53

Тут самое главное прально продумать архитекуру опкодов и написать какоенеть подобие компилятора. (ох ненавижу я весь этот парсинг и проверку синтаксиса)