owned this note
owned this note
Published
Linked with GitHub
# 針對虛擬機一次的分析
可能是我的問題，或者是編譯器的問題 ， 或者組譯器問題 或者 虛擬機問題
在目前來說我發現在 cpu0 這個程式，我的input 是
```C
sum = 0;
for (i=0; i<=10; i++)
{
sum = sum + i;
}
return sum;
```
我拿去run 裡面的虛擬機 cpu.h? 好像會無窮迴圈我把暫存器印出來 發現裡面呼叫 define 裡面的值並沒有完成設值
也就是根本沒有 對暫存器做存入的動作
我嘗試修改了這個方法，可能是編譯的環境不一樣?
# LoadInt32 test
```
void LoadInt32void(int *p , BYTE *m)
{
BYTE tmp[10];
strcpy(tmp,m);
*p= (INT32) (tmp[0]<<24|tmp[1]<<16|tmp[2]<<8|tmp[3]);
printf("ldi ra ex2:%d\n", (INT32) (tmp[0]<<24|tmp[1]<<16|tmp[2]<<8|tmp[3]));
};
case OP_LD : { //This is an empty staxxtement.
// LoadInt32(i, m, addr)
BYTE *tmp=&m[caddr];
// R[ra]=(INT32)(m[0]<<24|m[1]<<16|m[2]<<8|m[3]);
printf("ld ra ex:%p\n",&R[ra]) ;
printf("ld ra ex:%p\n", m[caddr]) ;
printf("ld ra ex:%x\n", (m[0]<<24|m[1]<<16|m[2]<<8|m[3])) ;
printf("ld ra ex:%d\n", (INT32) (m[0]<<24|m[1]<<16|m[2]<<8|m[3])) ;
LoadInt32void(&R[ra],&m[caddr]);
```
# 經過了一段時間
這邊可以看到我們的暫存器，都一直處於空的狀態
我從指令及的asm 了解到 在 LD 和 LDI 在 LD 和 LDI 這邊怎麼吃不到 變數的值呢
首先我懷疑了 LoadInt32 和 StoreInt32 這兩個函數 是在 解析 從 變數中加載 數值
另一個 我以為 Define 出錯 ，最後一路追回我們的 Assembler
```C
#include "Cpu0.h"
void runObjFile(char *objFile) { // 虛擬機器主函數
printf("===VM0:run %s on CPU0===\n", objFile);
Cpu0 *cpu0 = Cpu0New(objFile); // 建立CPU0物件
Cpu0Run(cpu0, 0); // 開始執行
Cpu0Dump(cpu0); // 傾印暫存器
Cpu0Free(cpu0); // 釋放記憶體
}
Cpu0* Cpu0New(char *objFile) { // 建立 CPU0 物件
Cpu0 *cpu0=ObjNew(Cpu0, 1); // 分配 CPU0 物件空間
cpu0->m = newFileBytes(objFile, &cpu0->mSize); // 載入映像檔 objFile 到記憶體 m 中
return cpu0;
}
void Cpu0Free(Cpu0 *cpu0) { // 刪除 CPU0 物件
freeMemory(cpu0->m); // 釋放 CPU0 的 memory
ObjFree(cpu0); // 釋放 CPU0 物件
}
#define bits(i, from, to) ((UINT32) i << (31-to) >> (31-to+from)) // 取得 from 到 to 之間的位元
#define ROR(i, k) (((UINT32)i>>k)|(bits(i,32-k, 31)<<(32-k)))// 向右旋轉k位元
#define ROL(i, k) (((UINT32)i<<k)|(bits(i,0,k-1)<<(32-k))) // 向左旋轉k位元
#define SHR(i, k) ((UINT32)i>>k) // 向右移位k位元
#define SHL(i, k) ((UINT32)i<<k) // 向左移位k位元
#define bytesToInt32(p) (INT32)(p[0]<<24|p[1]<<16|p[2]<<8|p[3])// 4 byte轉 int
#define bytesToInt16(p) (INT16)(p[0]<<8|p[1]) // 2 byte轉 INT16
#define int32ToBytes(i, bp) { bp[0]=i>>24; bp[1]=i>>16; bp[2]=i>>8; bp[3]=i;} // int轉為4 byte
#define StoreInt32(i, m, addr) { BYTE *p=&m[addr]; int32ToBytes(i, p); } // i=m[addr…addr+3]
#define LoadInt32(i, m, addr) { BYTE *p=&m[addr]; i=bytesToInt32(p) ; printf("dld ra ex:%x\n",&i) ; } // m[addr..addr+3]=i
#define StoreByte(b, m, addr) { m[addr] = (BYTE) b; } // m[addr]=b
#define LoadByte(b, m, addr) { b = m[addr]; } // b=m[addr]
#define PC R[15] // PC is R[15]
#define LR R[14] // LR is R[14]
#define SP R[13] // SP is R[13]
#define SW R[12] // SW is R[12]
void LoadInt32void(int *p , BYTE *m)
{
BYTE tmp[3];
strcpy(tmp,m);
*p= bytesToInt32(tmp);
printf("ldi ra ex2:%d\n",bytesToInt32(tmp));
// *p= (INT32) (tmp[0]<<24|tmp[1]<<16|tmp[2]<<8|tmp[3]);
// printf("ldi ra ex2:%d\n", (INT32) (tmp[0]<<24|tmp[1]<<16|tmp[2]<<8|tmp[3]));
};
void StoreInt32void(int *p , BYTE *m)
{
BYTE tmp[3];
strcpy(tmp,m);
int32ToBytes( *p,tmp);
};
void Cpu0Run(Cpu0 *cpu0, int start) { // 虛擬機器的主要執行函數
char buffer[200];
unsigned int IR, op, ra, rb, rc, cc;
int c5, c12, c16, c24, caddr, raddr;
unsigned int N, Z;
BYTE *m=cpu0->m;
int *R=cpu0->R;
PC = start; // 設定起始位址，準備開始執行
LR = -1;
BOOL stop = FALSE;
int testi=0;
while (!stop) { // 如果尚未結束
printf("time: %d\n",testi) ;
testi+=1;
R[0] = 0; // R[0] 永遠為 0
// LoadInt32(IR, m, PC); // 指令擷取，IR=[PC..PC+3]
LoadInt32void(&IR ,&m[PC]) ;
cpu0->IR = IR; // 取得指令暫存器
PC += 4; // 擷取完將 PC 加 4，指向下一個指令
op = bits(IR, 24, 31); // 取得 op 欄位，IR[24..31]
printf("op:%d\n",op) ;
ra = bits(IR, 20, 23); // 取得 ra 欄位，IR[20..23]
rb = bits(IR, 16, 19); // 取得 rb 欄位，IR[16..19]
rc = bits(IR, 12, 15); // 取得 rc 欄位，IR[12..15]
c5 = bits(IR, 0, 4); // 取得 5 位元的 cx
c12= bits(IR, 0, 11); // 取得 12 位元的 cx
c16= bits(IR, 0, 15); // 取得 16 位元的 cx
c24= bits(IR, 0, 23); // 取得 24 位元的 cx
N = bits(SW, 31, 31);
Z = bits(SW, 30, 30);
if (bits(IR, 11, 11)!=0) c12 |= 0xFFFFF000; // 若 cx 為負數，則調整為2補數格式
if (bits(IR, 15, 15)!=0) c16 |= 0xFFFF0000; // 若 cx 為負數，則調整為2補數格式
if (bits(IR, 23, 23)!=0) c24 |= 0xFF000000; // 若 cx 為負數，則調整為2補數格式
caddr = R[rb]+c16; // 取得位址[Rb+cx]
raddr = R[rb]+R[rc]; // 取得位址[Rb+Rc]
switch (op) { // 根據op執行動作
case OP_LD : { //This is an empty staxxtement.
// LoadInt32(i, m, addr)
//BYTE *tmp=&m[caddr];
// R[ra]=(INT32)(m[0]<<24|m[1]<<16|m[2]<<8|m[3]);
// printf("ld ra ex:%p\n",&R[ra]) ;
// printf("ld ra ex:%p\n", m[caddr]) ;
// printf("ld ra ex:%x\n", (m[0]<<24|m[1]<<16|m[2]<<8|m[3])) ;
// printf("ld ra ex:%d\n", (INT32) (m[0]<<24|m[1]<<16|m[2]<<8|m[3])) ;
LoadInt32void(&R[ra],&m[caddr]);
// LoadInt32(R[ra], m, caddr);
// printf("ld ra ex:%x\n", R[ra]) ;
// BYTE *p=&m[caddr];
// BYTE *x=&m[caddr];
// printf("轉換後address%s\n",x[0]);
// R[ra]=(INT32)(p[0]<<24 | p[1]<<16 | p[2]<<8 | p[3]);
// printf("轉換後%x\n",(INT32)(p[0]<<24|p[1]<<16|p[2]<<8|p[3]));
// printf("\nld ra tmp id:%d\n",ra) ;
// printf("ld ra :%x\n",(INT32)(x[0]<<24|x[1]<<16|x[2]<<8|x[3])) ;
// printf("ld ra :%x\n",caddr) ;
// printf("ld ra ex:%x\n",R[ra]) ;
}
break; // 處理 LD 指令
case OP_ST :// StoreInt32(R[ra], m, caddr);
{
StoreInt32void(&R[ra],&m[caddr]);
}break; // 處理 ST 指令
case OP_LDB: LoadByte(R[ra], m, caddr); break; // 處理 LDB 指令
case OP_STB: StoreByte(R[ra], m, caddr); break; // 處理 STB 指令
case OP_LDR:{
//LoadInt32(R[ra], m, raddr);
LoadInt32void(&R[ra],&m[raddr]);
}
break; // 處理 LDR 指令
case OP_STR:{
//StoreInt32(R[ra], m, raddr);
StoreInt32void(&R[ra],&m[raddr]);
} break; // 處理 STR 指令
case OP_LBR: LoadByte(R[ra], m, raddr); break; // 處理 LBR 指令
case OP_SBR: StoreByte(R[ra], m, raddr); break; // 處理 SBR 指令
case OP_LDI: R[ra] = c16;
// byte b = c16;
printf("c :%x\n",c16) ;
// printf("ra id:%x\n",ra) ;
// R[ra] = c16;
printf("ra ex:%x\n",R[ra]) ;
break; // 處理 LDI 指令
case OP_CMP: { // 處理CMP指令，根據比較結果，設定 N,Z 旗標
if (R[ra] > R[rb]) { // > : SW(N=0, Z=0)
SW &= 0x3FFFFFFF; // N=0, Z=0
} else if (R[ra] < R[rb]) { // < : SW(N=1, Z=0, ....)
SW |= 0x80000000; // N=1;
SW &= 0xBFFFFFFF; // Z=0;
} else { // = : SW(N=0, Z=1)
SW &= 0x7FFFFFFF; // N=0;
SW |= 0x40000000; // Z=1;
}
ra = 12;
break;
} case OP_MOV: R[ra] = R[rb]; break; // 處理MOV指令
case OP_ADD: R[ra] = R[rb] + R[rc]; break; // 處理ADD指令
case OP_SUB: R[ra] = R[rb] - R[rc]; break; // 處理SUB指令
case OP_MUL: R[ra] = R[rb] * R[rc]; break; // 處理MUL指令
case OP_DIV: R[ra] = R[rb] / R[rc]; break; // 處理DIV指令
case OP_AND: R[ra] = R[rb] & R[rc]; break; // 處理AND指令
case OP_OR: R[ra] = R[rb] | R[rc]; break; // 處理OR指令
case OP_XOR: R[ra] = R[rb] ^ R[rc]; break; // 處理XOR指令
case OP_ROL: R[ra] = ROL(R[rb],c5); break; // 處理ROL指令
case OP_ROR: R[ra] = ROR(R[rb],c5); break; // 處理ROR指令
case OP_SHL: R[ra] = SHL(R[rb],c5); break; // 處理SHL指令
case OP_SHR: R[ra] = SHR(R[rb],c5); break; // 處理SHR指令
case OP_JEQ: if (Z==1) PC += c24; break; // 處理JEQ指令 Z=1
case OP_JNE: if (Z==0) PC += c24; break; // 處理JNE指令 Z=0
case OP_JLT: if (N==1&&Z==0) PC += c24; break; // 處理JLT指令 NZ=10
case OP_JGT: if (N==0&&Z==0) PC += c24; break; // 處理JGT指令 NZ=00
case OP_JLE: // 處理JLE指令 NZ=10 or 01
if ((N==1&&Z==0)||(N==0&&Z==1)) PC+=c24; break;
case OP_JGE: // 處理JGE指令 NZ=00 or 01
if ((N==0&&Z==0)||(N==0&&Z==1)) PC+=c24; break;
case OP_JMP: PC+=c24; break; // 處理JMP指令
case OP_SWI: LR = PC; PC=c24; break; // 處理SWI指令
case OP_JSUB:LR = PC; PC+=c24; break; // 處理JSUB指令
case OP_RET: if (LR<0) stop=TRUE; else PC=LR; break; // 處理RET指令
case OP_PUSH:SP-=4; StoreInt32(R[ra], m, SP); break; // 處理PUSH指令
case OP_POP:{//LoadInt32(R[ra], m, SP);
LoadInt32void(&R[ra],&m[SP]);
SP+=4;
} break; // 處理POP指令
case OP_PUSHB:SP--; StoreByte(R[ra], m, SP); break; // 處理PUSH指令
case OP_POPB:LoadByte(R[ra], m, SP); SP++; break; // 處理POPB指令
default: printf("Error:invalid op (%02x) ", op);
// Cpu0Dump(cpu0);
}
sprintf(buffer, "PC=%08x IR=%08x SW=%08x R[%02d]=0x%08x=%d\n", // 印出 PC, IR, R[ra]暫存器的值，以利觀察
PC, IR, SW, ra, R[ra],R[ra]);
// Cpu0Dump(cpu0); // 傾印暫存器
strToUpper(buffer);
printf(buffer);
}
}
void Cpu0Dump(Cpu0 *cpu0) { // 印出所有暫存器
printf("\n===CPU0 dump registers===\n");
printf("IR =0x%08x=%d\n", cpu0->IR, cpu0->IR); // 印出 IR
int i;
for (i=0; i<16; i++) // 印出 R0..R15
printf("R[%02d]=0x%08x=%d\n",i,cpu0->R[i],cpu0->R[i]);
}
```
# Assembler
追到這邊還不能確定我們的 cpu 有沒有錯
簡化分析
```C
sum = 10;
return sum;
```
我們做最簡化的帶入數值給 sum
原本程式碼
```C
case 'L' :
sscanf(args, "R%d %s", &ra, p2);
if (strHead(p2, "[")) {
sscanf(p2, "[R%d+%s]", &rb, pt);
if (sscanf(pt, "R%d", &rc)<=0)
sscanf(pt, "%d", &cx);
} else if (sscanf(p2, "%d", &cx)>0) {
} else {
AsmCode *labelCode = HashTableGet(a->symTable, p2);
cx = labelCode->address - pc;
rb = 15; // R[15] is PC
}
sprintf(cxCode, "%8x", cx);
sprintf(objCode, "%2x%x%x%s", code->opCode, ra, rb, &cxCode[4]);
break;
```
修改後，應該只是應急的方式不過我們的 ASM 確實可以讀的到值，
```C
case 'L' :
sscanf(args, "R%d %s", &ra, p2);
int p23= atoi(p2);
// printf("%d\n",p23) ;
if (strHead(p2, "[")) {
sscanf(p2, "[R%d+%s]", &rb, pt);
if (sscanf(pt, "R%d", &rc)<=0)
sscanf(pt, "%d", &cx);
} else {
AsmCode *labelCode = HashTableGet(a->symTable, p2);
cx = labelCode->address - pc;
rb = 15; // R[15] is PC
}
if (p23 >=0 && cx == 0){
sscanf(p2, "%d", &cx);
printf("%d\n",p23) ;
}
sprintf(cxCode, "%8x", cx);
sprintf(objCode, "%2x%x%x%s", code->opCode, ra, rb, &cxCode[4]);
break;
case 'A' :
```
可以發現我們的這邊 間接定址已經出來了。
那麼開始排除 CPU ，使用我們寫好的 CPU 去 RUN 我們的 OBJ 檔
可以發現 確實不是我們的 CPU 問題，那麼問題就是 在 ASM 產生 OBJ檔 無法 間接定址的問題。
我們用複雜一點的
```C
sum = 0;
for (i=0; i<10; i++)
{
sum = sum +2;
}
return sum;
```
>BASH ROOT@ /c0c test.c0 test.asm
>=====AsmFile:test.asm======
LDI R1 0
ST R1 sum
LDI R1 0
ST R1 i
FOR0:
LD R1 i
LDI R2 10
CMP R1 R2
JGE _FOR0
LD R1 sum
LDI R2 2
ADD R3 R1 R2
ST R3 T0
LD R1 T0
ST R1 sum
LD R1 i
LDI R2 1
ADD R3 R1 R2
ST R3 i
JMP FOR0
_FOR0:
LD R1 sum
RET
sum: RESW 1
i: RESW 1
T0: RESW 1
BASH ROOT@ /as0 test.asm test.obj
=============PASS2==============
0
0000 LDI R1 0 L 8 08100000
0004 ST R1 SUM L 1 011F004C
0
0008 LDI R1 0 L 8 08100000
000C ST R1 I L 1 011F0048
0010 FOR0: FF
0010 LD R1 I L 0 001F0044
10
0014 LDI R2 10 L 8 0820000A
0018 CMP R1 R2 A 10 10120000
001C JGE _FOR0 J 25 2500002C
0020 LD R1 SUM L 0 001F0030
2
0024 LDI R2 2 L 8 08200002
0028 ADD R3 R1 R2 A 13 13312000
0
002C ST R3 T0 L 1 01300000
0
0030 LD R1 T0 L 0 00100000
0034 ST R1 SUM L 1 011F001C
0038 LD R1 I L 0 001F001C
1
003C LDI R2 1 L 8 08200001
0040 ADD R3 R1 R2 A 13 13312000
0044 ST R3 I L 1 013F0010
0048 JMP FOR0 J 26 26FFFFC4
004C _FOR0: FF
004C LD R1 SUM L 0 001F0004
0050 RET J 2C 2C000000
0054 SUM: RESW 1 D F0 00000000
0058 I: RESW 1 D F0 00000000
005C T0: RESW 1 D F0 00000000
BASH ROOT@ /vm0 test.obj
===CPU0 dump registers===
IR =0x2c000000=738197504
R[00]=0x00000000=0
R[01]=0x00000014=20
R[02]=0x0000000a=10
R[03]=0x0000000a=10
R[04]=0x00000000=0
R[05]=0x00000000=0
R[06]=0x00000000=0
R[07]=0x00000000=0
R[08]=0x00000000=0
R[09]=0x00000000=0
R[10]=0x00000000=0
R[11]=0x00000000=0
R[12]=0x40000000=1073741824
R[13]=0x00000000=0
R[14]=0xffffffff=-1
>
可以看到我們的 CPU 正常 WORK ，看來解決了書中 10 年前的 BUG ?XD 還是那時候編譯環境還可以正確運行也說不定。
Sign in with Wallet
