VM - 减少不同类型的指令数量？答案

【问题标题】：VM - reducing number of instructions for different types?VM - 减少不同类型的指令数量？
【发布时间】：2013-08-10 14:58:01
【问题描述】：

我正在开发一个实验性的虚拟机，现在我对每种类型的所有数据类型操作都有一个单独的指令，只是为了安全起见。例如。我有一个针对 8、16、32 和 64 位有符号和无符号整数以及浮点、双精度和长双精度的 ADD 指令。这是一项操作的 11 条指令。现在确实有些操作只支持某些类型，但即便如此，我最终还是得到了很多指令和很少的空间。

所以我想知道是否有一些指令可以不管下面的类型如何操作，所以我可以减少数量并为将来迫切需要的更多指令腾出空间，因为我不想超过指令的一个字节。

【问题讨论】：

标签： types instructions vm-implementation

【解决方案1】：

而不是 ADD ， SUB 等。对于每种数据类型，为什么不让它们在“寄存器”上操作，并为所有数据类型设置 MOV 类似指令，这些指令将归零/符号扩展其余部分（如果有的话）登记册。

这当然是假设您的虚拟机中有类似的东西。您可能想为您的问题添加更多信息。

【讨论】：

【解决方案2】：

你没有太多的选择，除非每个表达式在运行时都带有它自己的类型信息。

真正的处理器如何做到这一点是有一个操作码，然后是一种告诉处理器使用哪种操作数的操作数代码。例如，你可能会说

enum Operator {
    Add,
    Sub,
    And,
    ...
};
enum Operand {
    Memory,
    Immediate,
    Reg1,
    Reg2,
    ...
};
struct Instruction {
    Operator op;
    Operand lhs;
    Operand rhs;
};

另外，一些指令如 add 和 sub 不需要知道有符号和无符号之间的区别。这是 2 的补码的优点之一。

通常，每个寄存器的宽度都是固定的（例如 x86 为 32 位），然后如果要对最低 8 位进行操作，则首先使用 AND 操作屏蔽其他 24 位。当然，在 x86 上，我认为在某些情况下您仍然可以使用 8 位、16 位寄存器来引用 32 位寄存器的一部分。

【讨论】：

所以也许我废弃 8 位和 16 位操作并使用 32 位和 64 位值，并且只在需要的时间和地点转换为字节或短，32 位和 6 位操作占用与 8 位和还是16。对于无符号我什至不需要转换，只需使用相同的地址但更少的位。

【解决方案3】：

Java VM 通过仅支持 ADD、SUB 等类型 long (64) 、double(64 fp) 和 int (32) 来解决此问题。然后它提供了一些转换指令，将 32 位类型转换为 16 位和 8 位（有符号和无符号）。

当然，这种方法只有在所需的转换操作的数量少于如果你有一个特殊的ADD、SUB、MUL、DIV 等时，这种方法才有优势每种类型。

如果需要添加两个 16 位变量，您可以使用 16_to_32 指令将它们移动到 32 位寄存器并执行 32 位 ADD_32。然后您将结果转换为 16 位变量，使用 32_to_16 位操作将结果截断以适合 16 位变量。

然后，您的 x_to_y 指令可以处理有符号或无符号转换所需的符号扩展或零扩展。

如果您对 jvm 是如何做到这一点感兴趣的，请查看jvm spec。

【讨论】：