Вопросы относительно реализации простого эмулятора ЦП

На случай, если это поможет, вот последний эмулятор ЦП, который я написал на C ++. Собственно, это единственный эмулятор, который я написал на C ++.

Язык спецификации немного своеобразен, но это вполне респектабельное, простое описание виртуальной машины, возможно, очень похожее на виртуальную машину вашего профессора:

http://www.boundvariable.org/um-spec.txt

Вот мой (несколько перестроенный) код, который должен дать вам некоторые идеи. Например, он показывает, как реализовать математические операторы, в инструкции Giant Switch в um.cpp:

http://www.eschatonic.org/misc/um.zip

Вы можете найти другие реализации для сравнения с веб-поиск, поскольку в конкурсе приняло участие множество людей (я не был одним из них: я сделал это намного позже). Хотя, наверное, не так много в C ++.

На вашем месте я бы для начала сохранял инструкции только в виде строк, если это способ, которым ваша спецификация виртуальной машины определяет операции над ними. Затем преобразуйте их в целые числа по мере необходимости, каждый раз, когда вы хотите их выполнить. Это будет медленно, ну и что? У вас не настоящая виртуальная машина, которую вы собираетесь использовать для запуска критичных по времени программ, и медленный интерпретатор все еще иллюстрирует важные моменты, которые вам нужно знать на этом этапе.

Однако возможно, что виртуальная машина фактически определяет все в терминах целых чисел, а строки служат только для описания программы, когда она загружается в машину. В этом случае сначала преобразуйте программу в целые числа. Если виртуальная машина хранит программы и данные вместе с одинаковыми операциями, действующими на обоих, то это правильный путь.

Способ выбора между ними - это посмотреть на код операции, который используется для изменения программы. Предоставляется ли новая инструкция в виде целого числа или в виде строки? Что бы это ни было, проще всего начать с того, чтобы сохранить программу в этом формате. Вы всегда можете изменить его позже, когда он заработает.

В случае UM, описанного выше, машина определяется в терминах «пластин» с пространством для 32 битов. Ясно, что они могут быть представлены в C ++ как 32-битные целые числа, что и делает моя реализация.

Я создал эмулятор для специального криптографического процессора. Я использовал полиморфизм C ++, создав дерево базовых классов:

struct Instruction  // Contains common methods & data to all instructions.
{
    virtual void execute(void) = 0;
    virtual size_t get_instruction_size(void) const = 0;
    virtual unsigned int get_opcode(void) const = 0;
    virtual const std::string& get_instruction_name(void) = 0;
};

class Math_Instruction
:  public Instruction
{
  // Operations common to all math instructions;
};

class Branch_Instruction
:  public Instruction
{
  // Operations common to all branch instructions;
};

class Add_Instruction
:  public Math_Instruction
{
};

У меня также было несколько фабрик. Было бы полезно по крайней мере два:

1. Фабрика для создания инструкции из текста .
2. Фабрика для создания инструкции из кода операции

Классы инструкций должны иметь методы для загрузки своих данных из источника ввода (например, std :: istream ) или текста ( std :: string ). Методы вывода следствия также должны поддерживаться (например, имя инструкции и код операции).

Я попросил приложение создать объекты из входного файла и поместить их в вектор инструкции . Метод исполнителя будет запускать метод execute () для каждой инструкции в массиве. Это действие перешло к объекту листа инструкции, который выполнил подробное выполнение.

Есть и другие глобальные объекты, которые также могут нуждаться в эмуляции. В моем случае некоторые из них включали шину данных, регистры, ALU и ячейки памяти.

Пожалуйста, потратьте больше времени на разработку и обдумывание проекта, прежде чем писать его. Мне это показалось довольно сложной задачей, особенно реализация одношагового отладчика и графического интерфейса пользователя.

Удачи!

Я думаю, что лучший подход - это прочитать инструкции, преобразовать их в целые числа без знака и сохранить их в памяти, а затем выполнить их из памяти.

1. Как только вы разобрали инструкции и сохранили их в памяти, самомодификация намного проще, чем хранение списка изменений для каждой инструкции. Вы можете просто изменить память в этом месте (предполагая, что вам никогда не понадобится знать, какой была старая инструкция).

2. Поскольку вы преобразуете инструкции в целые числа, эта проблема отпадает.

3. Чтобы разобрать секции опкода и операнда, необходимо использовать сдвиг битов и маскирование. Например, чтобы получить операционный код, нужно замаскировать верхние 4 бита и сдвинуть вниз на 12 бит (instruction >> 12). Маску можно использовать и для получения операнда.

4. Вы имеете в виду, что в вашей машине есть инструкции, которые сдвигают биты? Это не должно влиять на то, как вы храните операнды. Когда вы перейдете к выполнению одной из таких инструкций, вы можете просто использовать операторы сдвига битов C++ << и >>.