网站文章怎么更新时间,网站需要续费吗,可以做营销任务的网站,会计专业的简历制作点击蓝字关注我们一位国外的软件工程师分享了这么一篇博文#xff1a;Writing a simple 16 bit VM in less than 125 lines of C#xff08;用不到 125 行 C 语言编写一个简单的 16 位虚拟机#xff09;。博文地址#xff1a;https://www.andreinc.net/2021/12/01/writing-…点击蓝字关注我们一位国外的软件工程师分享了这么一篇博文Writing a simple 16 bit VM in less than 125 lines of C用不到 125 行 C 语言编写一个简单的 16 位虚拟机。博文地址https://www.andreinc.net/2021/12/01/writing-a-simple-vm-in-less-than-125-lines-of-c改博文用图文代码的方式详细描述了实现的具体过程包含每一条指令的含义。虚拟机在计算领域VM虚拟机是一个术语指的是模拟/虚拟化计算机系统/架构的系统。从广义上讲有两类虚拟机系统虚拟机可完全替代真实机器。它们实现了足够的功能允许操作系统在它们上运行。他们可以共享和管理硬件有时多个环境可以在同一台物理机器上运行而不会相互阻碍。进程虚拟机更简单旨在在与平台无关的环境中执行计算机程序。JVM是进程虚拟机的一个很好的例子。本文描述的是一个简单的进程虚拟机旨在在独立于平台的环境中执行简单的计算机程序。该虚拟机基于LC-3 计算机体系结构能够解释和执行 LC3 汇编代码的子集。该虚拟机实现了中断处理、优先级、进程、状态寄存器 (PSR)、特权模式、主管堆栈、用户堆栈等最基本的硬件内容。冯诺依曼模型受 LC-3 启发的 VM 与当今大多数通用计算机一样基于冯诺依曼计算机模型它将具有三个主要组件CPU、主存储器、输入/输出设备。CPU是中央处理器的缩写是控制和操作数据的“电路”。此外CPU 分为三层ALU、CU和寄存器。ALU 代表算术/逻辑单元代表实际携带数据指令的电路加法、异或、除法等操作。CU 是Control Unit的缩写协调 CPU 上的活动。寄存器是位于 CPU 级别的可快速访问的“插槽”。ALU 对寄存器进行操作。它们数量很少这是一个相对的说法因为它取决于架构因此可以在 CPU 中加载的数据量是有限的。我们使用寄存器与主存储器交互。一个典型的场景包括将内存位置加载到寄存器中执行一些更改然后将数据放回内存中。实现虚拟机原理虚拟机功能如下我们将程序加载到主存中在RPC寄存器中我们保存当前需要执行的指令我们从指令中获取操作码前 4 位并在此基础上解码其余参数。我们执行与给定指令相关的方法我们增加RPC并继续下一条指令实现的具体过程可以参看原博文。这里附上开源代码#include stdio.h
#include stdlib.h
#include stdint.h
#include string.h
#include stdbool.h#include vm_dbg.h#define NOPS (16)#define OPC(i) ((i)12)
#define DR(i) (((i)9)0x7)
#define SR1(i) (((i)6)0x7)
#define SR2(i) ((i)0x7)
#define FIMM(i) ((i5)01)
#define IMM(i) ((i)0x1F)
#define SEXTIMM(i) sext(IMM(i),5)
#define FCND(i) (((i)9)0x7)
#define POFF(i) sext((i)0x3F, 6)
#define POFF9(i) sext((i)0x1FF, 9)
#define POFF11(i) sext((i)0x7FF, 11)
#define FL(i) (((i)11)1)
#define BR(i) (((i)6)0x7)
#define TRP(i) ((i)0xFF)bool running true;typedef void (*op_ex_f)(uint16_t i);
typedef void (*trp_ex_f)();enum { trp_offset 0x20 };
enum regist { R0 0, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, RPC, RCND, RCNT };
enum flags { FP 1 0, FZ 1 1, FN 1 2 };uint16_t mem[UINT16_MAX] {0};
uint16_t reg[RCNT] {0};
uint16_t PC_START 0x3000;static inline uint16_t mr(uint16_t address) { return mem[address]; }
static inline void mw(uint16_t address, uint16_t val) { mem[address] val; }
static inline uint16_t sext(uint16_t n, int b) { return ((n(b-1))1) ? (n|(0xFFFF b)) : n; }
static inline void uf(enum regist r) {if (reg[r]0) reg[RCND] FZ;else if (reg[r]15) reg[RCND] FN;else reg[RCND] FP;
}
static inline void add(uint16_t i) { reg[DR(i)] reg[SR1(i)] (FIMM(i) ? SEXTIMM(i) : reg[SR2(i)]); uf(DR(i)); }
static inline void and(uint16_t i) { reg[DR(i)] reg[SR1(i)] (FIMM(i) ? SEXTIMM(i) : reg[SR2(i)]); uf(DR(i)); }
static inline void ldi(uint16_t i) { reg[DR(i)] mr(mr(reg[RPC]POFF9(i))); uf(DR(i)); }
static inline void not(uint16_t i) { reg[DR(i)]~reg[SR1(i)]; uf(DR(i)); }
static inline void br(uint16_t i) { if (reg[RCND] FCND(i)) { reg[RPC] POFF9(i); } }
static inline void jsr(uint16_t i) { reg[R7] reg[RPC]; reg[RPC] (FL(i)) ? reg[RPC] POFF11(i) : reg[BR(i)]; }
static inline void jmp(uint16_t i) { reg[RPC] reg[BR(i)]; }
static inline void ld(uint16_t i) { reg[DR(i)] mr(reg[RPC] POFF9(i)); uf(DR(i)); }
static inline void ldr(uint16_t i) { reg[DR(i)] mr(reg[SR1(i)] POFF(i)); uf(DR(i)); }
static inline void lea(uint16_t i) { reg[DR(i)] reg[RPC] POFF9(i); uf(DR(i)); }
static inline void st(uint16_t i) { mw(reg[RPC] POFF9(i), reg[DR(i)]); }
static inline void sti(uint16_t i) { mw(mr(reg[RPC] POFF9(i)), reg[DR(i)]); }
static inline void str(uint16_t i) { mw(reg[SR1(i)] POFF(i), reg[DR(i)]); }
static inline void rti(uint16_t i) {} // unused
static inline void res(uint16_t i) {} // unused
static inline void tgetc() { reg[R0] getchar(); }
static inline void tout() { fprintf(stdout, %c, (char)reg[R0]); }
static inline void tputs() {uint16_t *p mem reg[R0];while(*p) {fprintf(stdout, %c, (char)*p);p;}
}
static inline void tin() { reg[R0] getchar(); fprintf(stdout, %c, reg[R0]); }
static inline void tputsp() { /* Not Implemented */ }
static inline void thalt() { running false; }
static inline void tinu16() { fscanf(stdin, %hu, reg[R0]); }
static inline void toutu16() { fprintf(stdout, %hu\n, reg[R0]); }
trp_ex_f trp_ex[8] { tgetc, tout, tputs, tin, tputsp, thalt, tinu16, toutu16 };
static inline void trap(uint16_t i) { trp_ex[TRP(i)-trp_offset](); }
op_ex_f op_ex[NOPS] { /*0*/ br, add, ld, st, jsr, and, ldr, str, rti, not, ldi, sti, jmp, res, lea, trap };
void start(uint16_t offset) { reg[RPC] PC_START offset;while(running) {uint16_t i mr(reg[RPC]);op_ex[OPC(i)](i);}
}
void ld_img(char *fname, uint16_t offset) {FILE *in fopen(fname, rb);if (NULLin) {fprintf(stderr, Cannot open file %s.\n, fname);exit(1); }uint16_t *p mem PC_START offset;fread(p, sizeof(uint16_t), (UINT16_MAX-PC_START), in);fclose(in);
}
int main(int argc, char **argv) {ld_img(argv[1], 0x0);fprintf(stdout, Occupied memory after program load:\n);fprintf_mem_nonzero(stdout, mem, UINT16_MAX);start(0x0); // START PROGRAMfprintf(stdout, Occupied memory after program execution:\n);fprintf_mem_nonzero(stdout, mem, UINT16_MAX);fprintf(stdout, Registers after program execution:\n);fprintf_reg_all(stdout, reg, RCNT);return 0;
}开源代码地址https://github.com/nomemory/lc3-vm*声明本文于网络整理版权归原作者所有如来源信息有误或侵犯权益请联系我们删除或授权事宜。戳“阅读原文”我们一起进步
