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一个用C/C++编写的源代码公开的简单的32位精简指令虚拟机

作者：未知 来源：月光软件站 加入时间：2005-2-28　月光软件站
概述

　　这个虚拟机作为我的TinyOs计划的理论准备。我的TinyOs在计划中是一个运行在GBA上面的32位的多任务操作系统。多任务是通过多个虚拟机的切换实现的。作为技术准备，我打算在PC上面实现一个简单的32位精简指令虚拟机，然后在这个虚拟机的基础上，实现一个多虚拟机的任务切换。这样的话，我的开发和调试可以变得更加简单，当任务切换实现以后，我再把这个多虚拟机的系统，移植到GBA上面去。（这里使用32位和精简指令都是为了适应GBA的环境。）

指令集定义

　　于是，我定义了一个最简单的指令集，如下：

机器码

 指令格式

简单解释

0 T_NOP T_NOP T_NOP 空指令，无任何意义，直接执行下一句
1 T_MOV  op0 op1 传输指令，把op1地址内容送至op0地址
2 T_ADD  op0 op1 加法指令，把op0地址内容和op1地址内容相加，结果送至op0地址
3 T_CMP  op0 op1 比较指令，比较op0和op1地址内容，如果<那么寄存器Cmp置0，否则寄存器Cmp置1
4 T_JMP  op0 T_NOP 无条件条转指令，跳转到op0这个地址
5 T_JCP  op0 op1 比较跳转指令，寄存器Cmp为0，跳转到op0,寄存器Cmp为1，跳转到op1
6 T_PUS  op0 T_NOP 压栈指令，把op0地址的内容压栈
7 T_POP  op0 T_NOP 出栈指令，出栈到op0地址
8 T_HLT  T_NOP T_NOP 关机指令，关闭虚拟机
9 T_PUT op0 op1 屏幕输出指令，在屏幕op0内容/20，op0内容%20的位置，用op1内容代表的颜色画点

　　注解：操作数为T_NOP代表改操作数无意义，可以为任何数。

　　屏幕暂时的尺寸定义为20*20点阵，支持24位真彩。因为时间和汇编代码里面暂时不需要的原因，T_PUS ，T_POP ，T_HLT 三个指令，在这个版本里面并没有实现。

汇编程序编写

地址 指令 操作数0 操作数1 注释
00 T_JMP  12 0 直接跳转到12,因为03-11都是给变量预分配的
03 0 1 0 3、5是一个变量
4、6是用来累加的常量
7、8是用来做越界检测的常量
06 10 400 16777216
09 0 0 0
12 T_NOP T_NOP T_NOP 空指令
15 T_PUT 2 2 在屏幕的0点画颜色为0的点，因为地址2保存的数是0
18 T_ADD 3 4 对变量3进行加1操作
21 T_ADD 5 6 对变量5进行加10操作
24 T_CMP 3 7 比较变量3的值和常量7的值
27 T_JCP 30 33 分别跳转到30和33
30 T_JMP 36 0 直接跳转到36
33 T_MOV 3 2 给变量3赋0值
36 T_CMP 5 8 比较变量5的值和常量8的值
39 T_JCP 42 45 分别跳转到42和45
42 T_JMP 48 0 直接跳转到48
45 T_MOV 5 2 给变量5赋0值
48 T_PUT 3 5 在变量3指定的位置，画上变量5指定的颜色
51 T_JMP 18 0 无条件跳转到18

虚拟机的PC实现

　　为了关注核心问题，我做了大量的简化，在目前这个虚拟机模型里面，除了Ip（指令指针寄存器），Cmp（比较寄存器）以外，没有定义任何其他的寄存器。任何运算和操作都是在32位的地址空间里面进行的。

　　首先我定义了一个全局数组ASM用来保存我写的汇编程序，用宏定义的做法，可以让你觉得这个数组就是一个简单的汇编编辑器了。然后，利用核心代码RunEnmu()来运行汇编程序。下面是核心的实现代码：

核心代码


　　因为这个实现很简单，我就不说什么细节了，有什么疑问可以在后面留言。

　　你可以在下面地址下载到完全的代码和可执行程序（BCB的，相信可以很容易的移植到VC）：

　　http://www.tinydust.net/gba-os/Emu.zip    

　　运行截图如下：

TinyOs虚拟机模型1   

想了解更多关于GBA TinyOS请浏览Tiny的GBA开发专栏。

http://blog.codelphi.com/tinyfool/category/402.aspx

想了解Tiny，请浏览Tiny的网站。

http://www.tinydust.net/

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