Vcomputer

前几天上了第一节计算机科学导论课，使用的教材是《计算机科学导论——思想与方法》（豆瓣 / 京东 / 当当），书中给出了“一个取名为 Vcomputer 的基于冯·诺伊曼的计算机器”。

基本结构

• 处理器：
  • 16 个通用寄存器（8 位）：R0, R1, R2 ... RE, RF
  • 程序计数器（8 位）
  • 指令寄存器（16 位）
• 内存：
  • 一块容量“高达” 256 字节的主内存

指令集

这个机器使用固定长度的指令，每条指令 2 字节（16 位），前 4 位为操作码，后 12 位为操作数（其中包含一个或两个参数）。

下面列出这个机器的指令集：

机器码*	汇编	描述
1RXY	Load R, [XY]	将主存中地址 XY 的内容读取到寄存器 R
2RXY	Load R, XY	将数 XY 写入到寄存器 R
3RXY	Store R, [XY]	将寄存器 R 的值写入到地址 XY
40RS	Mov R, S	将寄存器 R 的值复制到寄存器 S 中
5RST	Add R, S, T	将寄存器 S 与 T 的数值（补码）相加，结果存入到寄存器 R 中
6R0X	Shl R, X	将寄存器 R 中的数左移 X 位，用 0 填充腾空的位
7R00	Not R	将寄存器 R 中的数按位取反
8RXY	Jmp R, XY	如果寄存器 R 与寄存器 0 的值相同，将程序计数器的值设为 XY
9000	Halt	停机

* HEX(十六进制) 表示的机器码格式，1 位 HEX 恰好对应 4 位 BIN(二进制)，因此每条指令的机器码可用 4 位 HEX 表示。

虚拟机实现

这是 Vcomputer 虚拟机的 JavaScript 实现，可以在网页中运行。

进行中：Vcomputer

待完成：

• 基本功能
• 界面美化
• 状态编辑器
• 存取操作可视化
• 汇编器 / 反汇编器

程序示例

(To be done)

（因为我还没有写过有用的 Vcomputer 程序）

扩展

这个机器的指令集可能太少了，特别是如果你需要标准输入输出或者绘图…… 甚至是扩展物理地址空间？

下面是一些瞎想的扩展指令：

机器码*	汇编	描述
AM0R	Print M, R	将寄存器 R 的值作为数字（M 为 0 时）或作为字符（M 为 1 时）输出
BM0R	Input M, R	请求用户输入数值或字符（取决于 M），结果存入寄存器 R
CVXY	Draw V, X, Y	更改画布里一个像素的颜色，三个寄存器 V、X、Y 分别提供颜色、横坐标、纵坐标
...
F???	?????	为更长的指令预留

（目前并没有实现这些指令。）