Архитектура компьютера, 3 лабораторная

Зинченко Антон Андреевич P3206

Базовый вариант

Суть проекта:
Нарисовать блок-схему процессора и реализовать его. Также необходимо реализовать транслятор с высокоуровневого языка в машинные коды.

Расшифровка варианта:

alg - высокоуровневый язык должен быть алгоритмическим(в данном случае js-подобный)
risc - процессор должен быть спроектирован на основе risc архитектуры
neum - должна быть реализована архитектура Фон-Неймана(т.е. память инструкций и данных общая)
hw(hardwired) - декодирование инструкций реализовано на основе комбинационной схемы, а не микрокода
instr - точность симуляции выполнена до инструкций(выполнение не может быть остановлено на любом такте, а только после выполнения инструкции)
binary - транслятор создает настоящий бинарный файл, а не json и т.д.
stream - ввод осуществляется синхронно, а не по прерываниям
port - работа с портами ввода вывода реализована через специальные инструкции
pstr - строки хранятся вместе с длиной строки
prob1 - необходимо проверить на первой задаче проекта Эйлера

Язык программирования - Алгоритмический

Синтаксис языка

<program> ::= <statement>
<statement> ::= "while (" <expression> ")" "{" <statement> "}"
              | "if (" <expression> ")" "{" <statement> "}" |
              | <var> " = " <expression> | <input_string> ";"
              | "let " <var> " = "  <expression> | <input_string> ";"
              | "print_int (" {expression} ");"
              | "print_str (" (<var> | "'" <string> "'") ");"

<expression> ::= {<expression_unit>}
<expression_unit> ::= [(<operand> | ")")] [<term>] [(<operand> | "(")]
<term> ::= "+" | "-" | "*" | "/" | "%" | "|" | "==" | "!=" | ">" | "<" 
<operand> ::= <var> | <num> | <input_int> 
<input_string> ::= "input_str"
<input_int> ::= "input_int"
<num> ::= -?[0-9]+
<var> ::= [a-zA-Z]*
<string> ::= [\w\s,.:;!?()\\-]+

Пример кода

let total = 0;
let number = input_int;
let counter = 0;
while (counter < number+1) {
    if (counter % 3 == 0 | counter % 5 == 0) {
        total = total + counter;
    }
    counter = counter + 1;
}
print_int(total);

Организация памяти

Память организвана согласно модели Фон Неймана, где память данных и инструкций едина

Память организована в виде массива байт, где машинное слово составляет 4 байта
Доступно 8 регистров общего назначения
Запись и Чтение из памяти осуществляется отдельными командами(load и store)

Система команд

Инструкции

Формат машинных инструкций

Все инструкции представлены в бинарном виде в формате:

Опкод | Тип адресации | Номер регистра(Первый операнд) | Второй операнд
00000 | 0             | 0000                           | 0000000000000000000000

Тип адресации -
если 0, значит адресация через значение в регистре
если 1, значит адресация непосредственная

Инструкции с памятью

load | type | regf | regs/val - Загрузить значение по адресу val(либо лежащему в регистре regs) в регистр regf

store | type | regr | regs/val - Загрузить значение регистра regf по адресу val(либо лежащему в регистре regs)

Инструкции ветвления

jump | type | - | regs/val - Безусловный переход по адресу val(либо лежащему в регистре regs)

jumpz | type | - | regs/val - Безусловный переход по адресу val(либо лежащему в регистре regs) если выставлен флаг Z

jumpnz | type | - | regs/val - Безусловный переход по адресу val(либо лежащему в регистре regs) если не выставлен флаг Z

jumpneg | type | - | regs/val - Безусловный переход по адресу val(либо лежащему в регистре regs) если выставлен флаг N

jumpnneg | type | - | regs/val - Безусловный переход по адресу val(либо лежащему в регистре regs) если не выставлен флаг N

Арифметические операции

add | type | regf | regs/val - Сложить значения регистров regf и regs(либо val) и положить результат в regf

sub | type | regf | regs/val - Вычесть значения регистров regf и regs(либо val) и положить результат в regf

mul | type | regf | regs/val - Перемножить значения регистров regf и regs(либо val) и положить результат в regf

div | type | regf | regs/val - Поделить значения регистров regf и regs(либо val) и положить результат в regf

mod | type | regf | regs/val - Получить остаток от делания значения регистров regf и regs(либо val) и положить результат в regf

or | type | regf | regs/val - Выполнить операцию побитового "ИЛИ" между значениями регистров regf и regs(либо val) и положить результат в regf

inc | - | regf | - - Увеличить значение регистра regf на 1

dec | - | regf | - - Уменьшить значение регистра regf на 1

Операции сравнения

cmp | type | regf | regs/val - Вычесть значения регистров regf и regs(либо val) для выставления флагов

Операции со стеком

push | type | - | regs/val - Положить на стек значение регистра regs(либо val)

pop | type | - | regs - Снять со стека значение и положить в регистр regs

sload | type | regf | regs/val - Загрузить значение, лежащее по адресу суммы регистров sp и regs(либо val) и положить результат в регистр regf

Операции ввода-вывода

in | - | regf | port - Считать данные с внешнего устройства по порту port в регистр regf

out | - | regf | port - Отправить значение регистра regf на внешнее устройство по порту port

Остальные операции

mov | type | regf | regs/val - Загрузить значение регистра regs(либо val) в регистр regf

halt | - | - | - - Остановка процессора

Транслятор

Интерфейс командной строки: python translator.py <input_file> <target_file>

Реализация представлена в translator

Трансляция происходит в 2 этапа:

Парсинг текста программы и преобразование его в последовательность токенов
Генерация машинного кода

Модель процессора

Интерфейс командной строки: python main.py <target_file> <input_1_file> <input_2_file> <output_1_file> <output_2_file> <log_file>

Реализация представлена в processor

Формат входных данных

input_1_file - поток ввода строк
input_2_file - поток ввода чисел

Оба файла описываются json-м вида:

{
  "inputs": [
  
  ]
}

Символы интерпретируются как их ascii код.

Строки необходимо подавать вместе с их длиной.
Пример:

{
  "inputs": [
    5, "A", "n", "t", "o", "n"
  ]
}

Формат выходных данных

output_1_file - поток ввода строк
output_2_file - поток ввода чисел

Оба файла описываются json-м вида:

{"outputs": []}

Для наглядности данные, подающиеся на поток вывода строк интерпретируются как ascii коды, и записываются не как числа, а как символы.

Middleware

На схеме представлена общая схема процессора. Схема Datapath-а и Control Unit-а приведены ниже.

Процессор разделен на 3 условные части: Datapath, Control Unit и Middleware.

Middleware включает в себя память, регистр адреса и регистр данных.

Выборка ячейки осуществляется по адресу, лежащему в регистре адреса. Туда может быть записан результат выполнения операции в АЛУ, либо адрес из указателя инструкции(IP).

Чтение из памяти осуществляется в регистр данных, а запись из регистра данных и регистров общего назначения.

Также реализован стек. Он находится "внизу" памяти, и по ходу добавления новых элемент он растет "вверх". Соответственно при выполнении команды push указатель стека уменьшается, а при pop увеличивается.

Control Unit

На схеме представлена модель Control Unit-а

Control Unit включает в себя декодер инструкций и указатель инструкций.

В IP может быть защелкнут результат АЛУ, инкрементированное значение IP и адрес из 2 операнда инструкции.

Битовая маска зануляет первые 10 бит инструкции, чтобы остался только 2 операнд.

Datapath

На схеме предоставлена модель Datapath-а

Datapath включает в себя регистры общего назначения, указатель стека и АЛУ.

Также на схеме отображен контроллер ввода-вывода.

В регистры общего назначения может быть записан результат выполнения операции в АЛУ, значение регистра данных(инструкция/данные), 2 операнд инструкции(также из регистра данных) и данные из IO контроллера.

На левый вход АЛУ может быть подано значение одного из регистров общего назначения, либо указателя стека.

На правый вход АЛУ может быть подано значение одного из регистров общего назначения, либо 2 операнд инструкции(из регистра данных).

Флаги

В результате выполнения операции АЛУ выставляет 2 флага:

zero - результат операции равен нулю
neg - результат операции отрицателен
overflow - флаг переполнения

Тестирование

Интерфейс командной строки: python -m pytest golden_test.py

Реализация представлена в golden_test.

Тестирование происходит с использование golden tests в формате yaml файлов. Тесты лежат в папке tests.

Тестирование реализованы в виде скрипта на Python с использованием библиотеки pytest.

Каждый тест содержит в себе:

Исходный код на высокоуровневом языке программирования
Входные данные в json формате
Результат работы транслятора
Вывод программы(json файл, созданный IO контроллером)
Журнал работы процессора

Тесты представлены для следующих программ:

Пример использования на примере программы cat

(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$ cat ./CPU/inputs/input_1.json 
{
    "inputs": [
      5, "S", "a", "s", "h", "a"
    ]
  }
(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$ cat ./tests/programs/cat.txt 
let name = input_str;
print_str(name);
(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$ python3 ./translator/translator.py ./tests/programs/cat.txt ./CPU/programs/comp 
(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$ cat ./CPU/programs/mnem_comp.txt 
01100000010000000000000000000001 - 0    0x60400001      IN      #1      $1
01001100010000000000000000010100 - 1    0x4c400014      CMP     #1      $20
10100100000000000000000000000100 - 2    0xa4000004      JUMPNEG $4
10110100010000000000000000010100 - 3    0xb4400014      MOV     #1      $20
10000100010000000000000000011001 - 4    0x84400019      STORE   #1      $25
10110100110000000000000000011001 - 5    0xb4c00019      MOV     #3      $25
00001100010000000000000000000001 - 6    0xc400001       SUB     #1      $1
00000100110000000000000000000001 - 7    0x4c00001       ADD     #3      $1
01100000100000000000000000000001 - 8    0x60800001      IN      #2      $1
10000000100000000000000000000011 - 9    0x80800003      STORE   #2      #3
01001100010000000000000000000000 - 10   0x4c400000      CMP     #1      $0
10011100000000000000000000000110 - 11   0x9c000006      JUMPNZ  $6
10110100010000000000000000011001 - 12   0xb4400019      MOV     #1      $25
10000100010000000000000000011000 - 13   0x84400018      STORE   #1      $24
01110100010000000000000000011000 - 14   0x74400018      LOAD    #1      $24
01110000100000000000000000000001 - 15   0x70800001      LOAD    #2      #1
01001100100000000000000000000000 - 16   0x4c800000      CMP     #2      $0
10010100000000000000000000010111 - 17   0x94000017      JUMPZ   $23
00001100100000000000000000000001 - 18   0xc800001       SUB     #2      $1
00000100010000000000000000000001 - 19   0x4400001       ADD     #1      $1
01110000110000000000000000000001 - 20   0x70c00001      LOAD    #3      #1
01101000110000000000000000000001 - 21   0x68c00001      OUT     #3      $1
10001100000000000000000000010000 - 22   0x8c000010      JUMP    $16
(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$ python3 ./CPU/main.py ./CPU/programs/comp ./CPU/inputs/input_1.json ./CPU/inputs/input_2.json ./CPU/outputs/output_1.json ./CPU/outputs/output_2.json ./CPU/log.txtputs/output_1.json ./CPU/outputs/output_2.json ./CPU/log.txt
(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$ cat ./CPU/outputs/output_1.json
{"outputs": ["S", "a", "s", "h", "a"]}
(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$ cat ./CPU/log.txt 
pc: 0 | ar: 0 | dr: 0x60400001 | r1: 0 | r2: 0 | r3: 0 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xc - IN | pc: 0 -> 1 | ar: 0 | dr: 0x60400001 | r1: 0 -> 5 | r2: 0 | r3: 0 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 1 -> 2 | ar: 0 -> 1 | dr: 0x4c400014 | r1: 5 | r2: 0 | r3: 0 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 -> 1 | 
command: 0x14 - JUMPNEG | pc: 2 -> 4 | ar: 1 -> 2 | dr: 0xa4000004 | r1: 5 | r2: 0 | r3: 0 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 1 | 
command: 0x10 - STORE | pc: 4 -> 5 | ar: 2 -> 25 | dr: 0x84400019 | r1: 5 | r2: 0 | r3: 0 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 1 -> 0 | 
command: 0x16 - MOV | pc: 5 -> 6 | ar: 25 -> 5 | dr: 0xb4c00019 | r1: 5 | r2: 0 | r3: 0 -> 25 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 6 -> 7 | ar: 5 -> 6 | dr: 0xc400001 | r1: 5 -> 4 | r2: 0 | r3: 25 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 7 -> 8 | ar: 6 -> 7 | dr: 0x4c00001 | r1: 4 | r2: 0 | r3: 25 -> 26 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xc - IN | pc: 8 -> 9 | ar: 7 -> 8 | dr: 0x60800001 | r1: 4 | r2: 0 -> 83 | r3: 26 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x10 - STORE | pc: 9 -> 10 | ar: 8 -> 26 | dr: 0x80800003 | r1: 4 | r2: 83 | r3: 26 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 10 -> 11 | ar: 26 -> 10 | dr: 0x4c400000 | r1: 4 | r2: 83 | r3: 26 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x13 - JUMPNZ | pc: 11 -> 6 | ar: 10 -> 11 | dr: 0x9c000006 | r1: 4 | r2: 83 | r3: 26 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 6 -> 7 | ar: 11 -> 6 | dr: 0xc400001 | r1: 4 -> 3 | r2: 83 | r3: 26 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 7 -> 8 | ar: 6 -> 7 | dr: 0x4c00001 | r1: 3 | r2: 83 | r3: 26 -> 27 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xc - IN | pc: 8 -> 9 | ar: 7 -> 8 | dr: 0x60800001 | r1: 3 | r2: 83 -> 97 | r3: 27 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x10 - STORE | pc: 9 -> 10 | ar: 8 -> 27 | dr: 0x80800003 | r1: 3 | r2: 97 | r3: 27 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 10 -> 11 | ar: 27 -> 10 | dr: 0x4c400000 | r1: 3 | r2: 97 | r3: 27 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x13 - JUMPNZ | pc: 11 -> 6 | ar: 10 -> 11 | dr: 0x9c000006 | r1: 3 | r2: 97 | r3: 27 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 6 -> 7 | ar: 11 -> 6 | dr: 0xc400001 | r1: 3 -> 2 | r2: 97 | r3: 27 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 7 -> 8 | ar: 6 -> 7 | dr: 0x4c00001 | r1: 2 | r2: 97 | r3: 27 -> 28 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xc - IN | pc: 8 -> 9 | ar: 7 -> 8 | dr: 0x60800001 | r1: 2 | r2: 97 -> 115 | r3: 28 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x10 - STORE | pc: 9 -> 10 | ar: 8 -> 28 | dr: 0x80800003 | r1: 2 | r2: 115 | r3: 28 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 10 -> 11 | ar: 28 -> 10 | dr: 0x4c400000 | r1: 2 | r2: 115 | r3: 28 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x13 - JUMPNZ | pc: 11 -> 6 | ar: 10 -> 11 | dr: 0x9c000006 | r1: 2 | r2: 115 | r3: 28 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 6 -> 7 | ar: 11 -> 6 | dr: 0xc400001 | r1: 2 -> 1 | r2: 115 | r3: 28 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 7 -> 8 | ar: 6 -> 7 | dr: 0x4c00001 | r1: 1 | r2: 115 | r3: 28 -> 29 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xc - IN | pc: 8 -> 9 | ar: 7 -> 8 | dr: 0x60800001 | r1: 1 | r2: 115 -> 104 | r3: 29 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x10 - STORE | pc: 9 -> 10 | ar: 8 -> 29 | dr: 0x80800003 | r1: 1 | r2: 104 | r3: 29 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 10 -> 11 | ar: 29 -> 10 | dr: 0x4c400000 | r1: 1 | r2: 104 | r3: 29 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x13 - JUMPNZ | pc: 11 -> 6 | ar: 10 -> 11 | dr: 0x9c000006 | r1: 1 | r2: 104 | r3: 29 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 6 -> 7 | ar: 11 -> 6 | dr: 0xc400001 | r1: 1 -> 0 | r2: 104 | r3: 29 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 -> 1 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 7 -> 8 | ar: 6 -> 7 | dr: 0x4c00001 | r1: 0 | r2: 104 | r3: 29 -> 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 1 -> 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xc - IN | pc: 8 -> 9 | ar: 7 -> 8 | dr: 0x60800001 | r1: 0 | r2: 104 -> 97 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x10 - STORE | pc: 9 -> 10 | ar: 8 -> 30 | dr: 0x80800003 | r1: 0 | r2: 97 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 10 -> 11 | ar: 30 -> 10 | dr: 0x4c400000 | r1: 0 | r2: 97 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 -> 1 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x13 - JUMPNZ | pc: 11 -> 12 | ar: 10 -> 11 | dr: 0x9c000006 | r1: 0 | r2: 97 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 1 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x16 - MOV | pc: 12 -> 13 | ar: 11 -> 12 | dr: 0xb4400019 | r1: 0 -> 25 | r2: 97 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 1 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x10 - STORE | pc: 13 -> 14 | ar: 12 -> 24 | dr: 0x84400018 | r1: 25 | r2: 97 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 1 -> 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xe - LOAD | pc: 14 -> 15 | ar: 24 | dr: 0x19 | r1: 25 | r2: 97 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xe - LOAD | pc: 15 -> 16 | ar: 24 -> 25 | dr: 0x5 | r1: 25 | r2: 97 -> 5 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 16 -> 17 | ar: 25 -> 16 | dr: 0x4c800000 | r1: 25 | r2: 5 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x12 - JUMPZ | pc: 17 -> 18 | ar: 16 -> 17 | dr: 0x94000017 | r1: 25 | r2: 5 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 18 -> 19 | ar: 17 -> 18 | dr: 0xc800001 | r1: 25 | r2: 5 -> 4 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 19 -> 20 | ar: 18 -> 19 | dr: 0x4400001 | r1: 25 -> 26 | r2: 4 | r3: 30 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xe - LOAD | pc: 20 -> 21 | ar: 19 -> 26 | dr: 0x53 | r1: 26 | r2: 4 | r3: 30 -> 83 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xd - OUT | pc: 21 -> 22 | ar: 26 -> 21 | dr: 0x68c00001 | r1: 26 | r2: 4 | r3: 83 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x11 - JUMP | pc: 22 -> 16 | ar: 21 -> 22 | dr: 0x8c000010 | r1: 26 | r2: 4 | r3: 83 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 16 -> 17 | ar: 22 -> 16 | dr: 0x4c800000 | r1: 26 | r2: 4 | r3: 83 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x12 - JUMPZ | pc: 17 -> 18 | ar: 16 -> 17 | dr: 0x94000017 | r1: 26 | r2: 4 | r3: 83 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 18 -> 19 | ar: 17 -> 18 | dr: 0xc800001 | r1: 26 | r2: 4 -> 3 | r3: 83 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 19 -> 20 | ar: 18 -> 19 | dr: 0x4400001 | r1: 26 -> 27 | r2: 3 | r3: 83 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xe - LOAD | pc: 20 -> 21 | ar: 19 -> 27 | dr: 0x61 | r1: 27 | r2: 3 | r3: 83 -> 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xd - OUT | pc: 21 -> 22 | ar: 27 -> 21 | dr: 0x68c00001 | r1: 27 | r2: 3 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x11 - JUMP | pc: 22 -> 16 | ar: 21 -> 22 | dr: 0x8c000010 | r1: 27 | r2: 3 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 16 -> 17 | ar: 22 -> 16 | dr: 0x4c800000 | r1: 27 | r2: 3 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x12 - JUMPZ | pc: 17 -> 18 | ar: 16 -> 17 | dr: 0x94000017 | r1: 27 | r2: 3 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 18 -> 19 | ar: 17 -> 18 | dr: 0xc800001 | r1: 27 | r2: 3 -> 2 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 19 -> 20 | ar: 18 -> 19 | dr: 0x4400001 | r1: 27 -> 28 | r2: 2 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xe - LOAD | pc: 20 -> 21 | ar: 19 -> 28 | dr: 0x73 | r1: 28 | r2: 2 | r3: 97 -> 115 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xd - OUT | pc: 21 -> 22 | ar: 28 -> 21 | dr: 0x68c00001 | r1: 28 | r2: 2 | r3: 115 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x11 - JUMP | pc: 22 -> 16 | ar: 21 -> 22 | dr: 0x8c000010 | r1: 28 | r2: 2 | r3: 115 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 16 -> 17 | ar: 22 -> 16 | dr: 0x4c800000 | r1: 28 | r2: 2 | r3: 115 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x12 - JUMPZ | pc: 17 -> 18 | ar: 16 -> 17 | dr: 0x94000017 | r1: 28 | r2: 2 | r3: 115 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 18 -> 19 | ar: 17 -> 18 | dr: 0xc800001 | r1: 28 | r2: 2 -> 1 | r3: 115 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 19 -> 20 | ar: 18 -> 19 | dr: 0x4400001 | r1: 28 -> 29 | r2: 1 | r3: 115 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xe - LOAD | pc: 20 -> 21 | ar: 19 -> 29 | dr: 0x68 | r1: 29 | r2: 1 | r3: 115 -> 104 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xd - OUT | pc: 21 -> 22 | ar: 29 -> 21 | dr: 0x68c00001 | r1: 29 | r2: 1 | r3: 104 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x11 - JUMP | pc: 22 -> 16 | ar: 21 -> 22 | dr: 0x8c000010 | r1: 29 | r2: 1 | r3: 104 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 16 -> 17 | ar: 22 -> 16 | dr: 0x4c800000 | r1: 29 | r2: 1 | r3: 104 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x12 - JUMPZ | pc: 17 -> 18 | ar: 16 -> 17 | dr: 0x94000017 | r1: 29 | r2: 1 | r3: 104 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x1 - SUB | pc: 18 -> 19 | ar: 17 -> 18 | dr: 0xc800001 | r1: 29 | r2: 1 -> 0 | r3: 104 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 -> 1 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x0 - ADD | pc: 19 -> 20 | ar: 18 -> 19 | dr: 0x4400001 | r1: 29 -> 30 | r2: 0 | r3: 104 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 1 -> 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xe - LOAD | pc: 20 -> 21 | ar: 19 -> 30 | dr: 0x61 | r1: 30 | r2: 0 | r3: 104 -> 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0xd - OUT | pc: 21 -> 22 | ar: 30 -> 21 | dr: 0x68c00001 | r1: 30 | r2: 0 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x11 - JUMP | pc: 22 -> 16 | ar: 21 -> 22 | dr: 0x8c000010 | r1: 30 | r2: 0 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x9 - CMP | pc: 16 -> 17 | ar: 22 -> 16 | dr: 0x4c800000 | r1: 30 | r2: 0 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 0 -> 1 | of: 0 | ng: 0 | 
command: 0x12 - JUMPZ | pc: 17 -> 23 | ar: 16 -> 17 | dr: 0x94000017 | r1: 30 | r2: 0 | r3: 97 | r4: 0 | r5: 0 | r6: 0 | r7: 0 | r8: 0 | sp: 4194304 | zf: 1 | of: 0 | ng: 0 | 
(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$

Пример проверки исходного кода

(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$ python -m pytest golden_test.py 
/home/user/Desktop/CPU-risc-simulation/venv/lib/python3.12/site-packages/pytest_golden/plugin.py:53: GoldenTestUsageWarning: Add 'enable_assertion_pass_hook=true' to pytest.ini for safer usage of pytest-golden.
  warnings.warn(
========================================================================= test session starts ==========================================================================
platform linux -- Python 3.12.2, pytest-8.2.1, pluggy-1.5.0
rootdir: /home/user/Desktop/CPU-risc-simulation
plugins: golden-0.2.2
collected 4 items                                                                                                                                                      

golden_test.py ....                                                                                                                                              [100%]

========================================================================== 4 passed in 18.12s ==========================================================================
(venv) user@user:~/Desktop/CPU-risc-simulation$

CI

CI настроен на выполнение golden test-ов и линтера при каждом push-е в репозиторий

jobs содержит в себе 3 задачи:

install deps - установка зависимостей
run lints - запуск линтера
run pytest - запуск тестов

Аналитика алгоритмов

| ФИО                      | <алг>      | <LoC> | <code байт>   | <code инстр.> | <инстр.> | вариант |
| Зинченко Антон Андреевич | hello      | 2     | 96            | 10            | 89       | (alg | risc | neum | hw | instr | binary | stream | port | pstr | prob1) |
| Зинченко Антон Андреевич | cat        | 2     | 180           | 24            | 77       | (alg | risc | neum | hw | instr | binary | stream | port | pstr | prob1) |
| Зинченко Антон Андреевич | hello_user | 4     | 356           | 42            | 253      | (alg | risc | neum | hw | instr | binary | stream | port | pstr | prob1) |
| Зинченко Антон Андреевич | prob1      | 10    | 200           | 50            | 3397     | (alg | risc | neum | hw | instr | binary | stream | port | pstr | prob1) |

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 55 Commits
.github/workflows		.github/workflows
CPU		CPU
images		images
tests		tests
translator		translator
README.md		README.md
golden_test.py		golden_test.py
requirements.txt		requirements.txt

Folders and files

Latest commit

History

Repository files navigation

Архитектура компьютера, 3 лабораторная

Зинченко Антон Андреевич P3206

Язык программирования - Алгоритмический

Синтаксис языка

Пример кода

Организация памяти

Система команд

Инструкции

Формат машинных инструкций

Инструкции с памятью

Инструкции ветвления

Арифметические операции

Операции сравнения

Операции со стеком

Операции ввода-вывода

Остальные операции

Транслятор

Модель процессора

Формат входных данных

Формат выходных данных

Middleware

Control Unit

Datapath

Флаги

Тестирование

Пример использования на примере программы cat

Пример проверки исходного кода

CI

Аналитика алгоритмов

About

Resources

Uh oh!

Stars

Watchers

Forks

Releases

Packages 0

Uh oh!

Uh oh!

Contributors

Uh oh!

Languages

Packages