任何汇编语言被认为有用所需的最低指令集是多少？

Question

我正在研究一般的汇编编程，所以我决定尝试在软件中实现一个“虚拟微处理器”，它有寄存器、标志和 RAM 可以使用，通过变量和数组实现。但因为我想模拟 只是任何微处理器最基本的行为, ，我想创建一种只有基本指令的汇编语言，只有那些没有它就无法使用的指令。我的意思是，有些汇编语言可以进行乘法和交换寄存器值等，但这些操作不是基本的，因为您可以使用更简单的指令来实现它们。我不想执行这样的指示。

我可以想象一些（我相信）必须始终存在于任何汇编语言中的指令，例如 MOV 移动字节并 J.P 将指令指针发送到另一个地址。

您能否建议一套最基本、最重要的组装说明？谢谢！

Answer 1

嗯，这是一个非常广泛的主题。我想你需要熟悉随机接入机。我不是专家，但很难判断这款非常基本的微处理器应该支持哪些指令。例如：可以通过添加操作来模拟减法和乘法。如果微处理器支持跳跃和条件指令，则可以通过添加负数来进行倍增。

Answer 2

控制结构包括基本特征，没有任何语言。这意味着您的语言必须在两个变量上提供算术运算;然后允许程序将程序计数器更改为“分支” - 基于操作的结果。通常，关键操作是Sub，从另一个操作数减去一个操作数。以及您允许分支的条件是：

1. 结果为零;
2. 结果大于零;
3. 结果小于零。
4. 无条件，即分支无条件

   还需要说明围绕数据移动数据：加载和商店说。

   任何程序都需要这三个条件及其相应的分支（或跳过，这是另一种方法）是必要的。不仅如此，只有这三个简单的操作加上数据移动指令就足以在除I / O之外的程序中进行 。如果您愿意，并给出合作的内存组织，可以使用只需加载，存储，添加，子和三个条件分支来重写Linux。

   PDP-8是一个比这更强大的机器：它有一个 丰富的八个指令 ，包括I / O.

   hth

Answer 3

令人惊讶的是，有一个一个指令集电脑。

Answer 4

需要最少的指令集 没有指示 或者可能 零指令. 。我不知道它们是否已经进入真实设备，但是 一台指令集计算机 (OISC) 已实施 并成功运行在 碳纳米管计算机 和 最大Q.

事实上x86也可以用作OISC架构，因为 这是可能的 任何事物 仅用一个 mov 因为它已经 被证明是图灵完备的. 。甚至还有一个名为 莫弗斯卡托 将有效的 C 代码编译为仅包含 MOV 的程序（或仅包含 XOR、SUB、ADD、XADD、ADC、SBB、AND/OR、PUSH/POP、1 位移位或 CMPXCHG/XCHG）

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然而，IMO 的架构 应该足够“快” （或者与其他架构相比，任务不需要太多指令，例如 OISC） 被认为是有用的.

计算机最基本的指令类型是数据移动、逻辑/算术运算和分支。对于算术运算，只需一个 add/subtract 足够。对于逻辑，我们可以只用一个函数来计算任何函数 NOR 或者 NAND, ，所以只需要一个。为了跳跃，我们需要一个 jump on "<=" 或者 jump on "<" 操作说明。数据移动可以通过add/sub 来模拟。像这样，我们可以使用 2 位来编码 3 个操作码（add, nand, jump on "<="）并留下一个以供将来扩展。但由于这没有单独的 加载/存储指令, ，它必须直接对大型寄存器文件而不是内存进行操作，或者指令必须具有使用内存作为操作数的能力。

如果需要更快的速度，则可以添加更多逻辑、分支指令以及可能的加载/存储，从而将操作码空间增加到 3 位。指令集可以是：

1. 加载
2. 店铺
3. 添加
4. 和
5. 也不
6. 跳到小于
7. 平等地跳跃

左移可以通过 add 但右移比较棘手，因此您可能还想添加右移以简化一些常见操作

Answer 5

您可以通过仅包含以下内容的最小指令集完美生存 SOB: 减一并分支。整个程序可以并且已经用它编写。

Answer 6

查看商业实现

最好的答案可能会看现有的商业实施。

没有商业销售的东西，可能没有有用。

指令的定义是什么？

例如，我可以基于解压缩的硬件实现来制作一个实现解压缩算法的指令，当然，这当然是解压缩的最有效的机器。

它是否会在商业上吸引人？不太可能，因为硬件可能过于专业，以证明发展成本。

但有比这个极端更细致的案例更细致，答案可能会随着现有的竞争对手技术和市场需求及时而变化，以使事情变得更糟。

在最后，“有效硬件”的手段：

拍摄一组基准，为每个分配一个重要的重量
• 写出解决这些基准的最佳软件

  <强>可能的原因非常小的图灵完整ISAS可能是低效的

  • 他们所做的一些指示非常复杂，每次被称为时都会产生大的成本，例如，你不能做某种管制优化典礼
  • 代码密度非常小，这意味着：
    • 性能可以通过指令获取绑定
    • 对具有小rom内存的嵌入式设备

      值得注意的OISC实现

      分析那些有更具体的答案是有趣的。

      movfuscator

      https://github.com/xoreaxeaxeax/movfuscator

      玩具c编译器用于x86，只使用mov x86指令，以非常具体的方式显示单个指令足够的方式。

      图灵完整性似乎已被证明是一篇论文： https://www.cl.cam.ac.uk/~sd601/papers/mov.pdf

      subleq

      教育osic，之前提到了 https://stackoverflow.com/a/9439153/895245 但没有名称：

      • https://github.com/hasithvm/subleq-verilog Verilog，Xilinx Ise 。
      • https://github.com/purisc-group/purisc Verilog和VHDL， Altera。也许那个项目有一个clang后端，但我不能使用它： https：// github.com/purisc-group/purisc/issues/5
      • http://mazonka.com/subleq/sqasm.cpp | http://mazonka.com/subleq/sqrun.cpp 基于基于++的汇编程序和仿真器。

        另请参阅： https：//esolangs.org/wiki/subleq

        另见

        https://softwareengineering.stackexchange.com/questions/230538/what-is-the-absolute-minimum -set-of-instructions-required-to-build-a-ting-comp/325501

Answer 7

理论上，可以进行单个指令计算机。但是，在真实的硬件上，您需要至少4.假设仅内存架构（没有用户可访问的寄存器）。

mov mem1 mem2 - 将内存位置mem1的内容复制到存储器位置mem2离开mem1不变

nand mem1 mem2至mem3-在MEM1和MEM2的数据之间执行位逻辑NAND，并将结果写入MEM3

bitshiftr mem1 mem2 mem3-比特对MEM1 MEM2的数据右键，并将输出写入MEM3

jmpcond mem1 mem2 - 测试MEM1的最低有效位，如果是真的（1）跳转到MEM2

现在它不会超快，它会像疯了一样吃内存带宽，但它可以用来实现具有任意指令集的虚拟机。另外还有某些编程约束，如需要在所有启动数据中编程，或者只有LSB设置为1.硬件外围设备的最小存储位置必须使用DMA进行I / O访问，并且如果在A上实现哈佛架构该程序不会直接访问指针等事物。

Answer 8

您可能还希望查找完整性。

http://en.wikipedia.org/wiki/tular_compliteness

http://c2.com/cgi/wiki?tularcomplete

什么是完成的？

意味着语言足以计算可以计算的任何可以计算的。