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:
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:
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。