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175
Task/Execute-Computer-Zero/Julia/execute-computer-zero-1.julia
Normal file
175
Task/Execute-Computer-Zero/Julia/execute-computer-zero-1.julia
Normal file
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@ -0,0 +1,175 @@
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mutable struct ComputerZero
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ip::Int
|
||||
ram::Vector{UInt8}
|
||||
accum::UInt8
|
||||
isready::Bool
|
||||
end
|
||||
function ComputerZero(program)
|
||||
memory = zeros(UInt8, 32)
|
||||
for i in 1:min(32, length(program))
|
||||
memory[i] = program[i]
|
||||
end
|
||||
return ComputerZero(1, memory, 0, true)
|
||||
end
|
||||
|
||||
NOP(c) = (c.ip = mod1(c.ip + 1, 32))
|
||||
LDA(c) = (c.accum = c.ram[c.ram[c.ip] & 0b00011111 + 1]; c.ip = mod1(c.ip + 1, 32))
|
||||
STA(c) = (c.ram[c.ram[c.ip] & 0b00011111 + 1] = c.accum; c.ip = mod1(c.ip + 1, 32))
|
||||
ADD(c) = (c.accum += c.ram[c.ram[c.ip] & 0b00011111 + 1]; c.ip = mod1(c.ip + 1, 32))
|
||||
SUB(c) = (c.accum -= c.ram[c.ram[c.ip] & 0b00011111 + 1]; c.ip = mod1(c.ip + 1, 32))
|
||||
BRZ(c) = (c.ip = (c.accum == 0) ? c.ram[c.ip] & 0b00011111 + 1 : mod1(c.ip + 1, 32))
|
||||
JMP(c) = (c.ip = c.ram[c.ip] & 0b00011111 + 1)
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||||
STP(c) = (println("Program completed with accumulator value $(c.accum).\n"); c.isready = false)
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||||
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||||
const step = [NOP, LDA, STA, ADD, SUB, BRZ, JMP, STP]
|
||||
const instructions = ["NOP", "LDA", "STA", "ADD", "SUB", "BRZ", "JMP", "STP"]
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||||
const assemblywords = Dict(s => i - 1 for (i, s) in pairs(instructions))
|
||||
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||||
function run(compzero::ComputerZero, debug = false)
|
||||
while compzero.isready
|
||||
instruction = compzero.ram[compzero.ip]
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||||
opcode, operand = instruction >> 5 + 1, instruction & 0b00011111
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||||
debug && println("op $(instructions[opcode]), operand $operand")
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||||
step[opcode](compzero)
|
||||
end
|
||||
return compzero.accum
|
||||
end
|
||||
run(program::Vector, debug = false) = run(ComputerZero(program), debug)
|
||||
|
||||
function compile(text::String)
|
||||
bin, lines = UInt8[], 0
|
||||
for line in strip.(split(text, "\n"))
|
||||
lines += 1
|
||||
if isempty(line)
|
||||
push!(bin, 0)
|
||||
elseif (m = match(r"(\w\w\w)\s+(\d\d?)", line)) != nothing
|
||||
push!(bin, UInt8((assemblywords[m.captures[1]] << 5) | parse(UInt8, m.captures[2])))
|
||||
elseif (m = match(r"(\w\w\w)", line)) != nothing
|
||||
push!(bin, UInt8(assemblywords[m.match] << 5))
|
||||
elseif (m = match(r"\d\d?", line)) != nothing
|
||||
push!(bin, parse(UInt8, m.match))
|
||||
else
|
||||
error("Compilation error at line $lines: error parsing <$line>")
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
println("Compiled $lines lines.")
|
||||
return bin
|
||||
end
|
||||
|
||||
const testprograms = [
|
||||
"""
|
||||
LDA 3
|
||||
ADD 4
|
||||
STP
|
||||
2
|
||||
2
|
||||
""",
|
||||
"""
|
||||
LDA 12
|
||||
ADD 10
|
||||
STA 12
|
||||
LDA 11
|
||||
SUB 13
|
||||
STA 11
|
||||
BRZ 8
|
||||
JMP 0
|
||||
LDA 12
|
||||
STP
|
||||
8
|
||||
7
|
||||
0
|
||||
1
|
||||
""",
|
||||
"""
|
||||
LDA 14
|
||||
STA 15
|
||||
ADD 13
|
||||
STA 14
|
||||
LDA 15
|
||||
STA 13
|
||||
LDA 16
|
||||
SUB 17
|
||||
BRZ 11
|
||||
STA 16
|
||||
JMP 0
|
||||
LDA 14
|
||||
STP
|
||||
1
|
||||
1
|
||||
0
|
||||
8
|
||||
1
|
||||
""",
|
||||
"""
|
||||
LDA 13
|
||||
ADD 15
|
||||
STA 5
|
||||
ADD 16
|
||||
STA 7
|
||||
NOP
|
||||
STA 14
|
||||
NOP
|
||||
BRZ 11
|
||||
STA 15
|
||||
JMP 0
|
||||
LDA 14
|
||||
STP
|
||||
LDA 0
|
||||
0
|
||||
28
|
||||
1
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
6
|
||||
0
|
||||
2
|
||||
26
|
||||
5
|
||||
20
|
||||
3
|
||||
30
|
||||
1
|
||||
22
|
||||
4
|
||||
24
|
||||
""",
|
||||
"""
|
||||
0
|
||||
0
|
||||
STP
|
||||
NOP
|
||||
LDA 3
|
||||
SUB 29
|
||||
BRZ 18
|
||||
LDA 3
|
||||
STA 29
|
||||
BRZ 14
|
||||
LDA 1
|
||||
ADD 31
|
||||
STA 1
|
||||
JMP 2
|
||||
LDA 0
|
||||
ADD 31
|
||||
STA 0
|
||||
JMP 2
|
||||
LDA 3
|
||||
STA 29
|
||||
LDA 0
|
||||
ADD 30
|
||||
ADD 3
|
||||
STA 0
|
||||
LDA 1
|
||||
ADD 30
|
||||
ADD 3
|
||||
STA 1
|
||||
JMP 2
|
||||
0
|
||||
1
|
||||
3
|
||||
"""
|
||||
]
|
||||
|
||||
for t in testprograms
|
||||
run(compile(t))
|
||||
end
|
||||
294
Task/Execute-Computer-Zero/Julia/execute-computer-zero-2.julia
Normal file
294
Task/Execute-Computer-Zero/Julia/execute-computer-zero-2.julia
Normal file
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|
@ -0,0 +1,294 @@
|
|||
function interpret(text::String)
|
||||
ip, accum, isready, ram = 0x1, 0x0, true, zeros(UInt8, 32)
|
||||
NOP() = (ip = mod1(ip + 1, 32))
|
||||
LDA() = (accum = ram[ram[ip] & 0b00011111 + 1]; ip = mod1(ip + 1, 32))
|
||||
STA() = (ram[ram[ip] & 0b00011111 + 1] = accum; ip = mod1(ip + 1, 32))
|
||||
ADD() = (accum += ram[ram[ip] & 0b00011111 + 1]; ip = mod1(ip + 1, 32))
|
||||
SUB() = (accum -= ram[ram[ip] & 0b00011111 + 1]; ip = mod1(ip + 1, 32))
|
||||
BRZ() = (ip = (accum == 0) ? ram[ip] & 0b00011111 + 1 : mod1(ip + 1, 32))
|
||||
JMP() = (ip = ram[ip] & 0b00011111 + 1)
|
||||
STP() = (println("Program completed with accumulator value $(accum).\n"); isready = false)
|
||||
step = [NOP, LDA, STA, ADD, SUB, BRZ, JMP, STP]
|
||||
assemblywords = Dict(s => i - 1 for (i, s) in pairs(string.(step)))
|
||||
labels = Dict{String, Int}()
|
||||
arglabels = Dict{Int, Tuple{Int, String}}()
|
||||
for (i, line) in pairs(strip.(split(text, "\n")))
|
||||
i > 32 && break
|
||||
line = replace(line, r";.*$" => "") # remove comment
|
||||
if occursin(":", line)
|
||||
label, line = split(line, ":", limit = 2)
|
||||
haskey(labels, label) && error("Duplicate label at line $i")
|
||||
labels[strip(label)] = i - 1
|
||||
end
|
||||
if isempty(line)
|
||||
ram[i] = 0
|
||||
elseif (m = match(r"(\w\w\w)\s+([a-zA-Z]\w*)", line)) != nothing
|
||||
arglabels[i] = (UInt8((assemblywords[m.captures[1]] << 5)), m.captures[2])
|
||||
elseif (m = match(r"(\w\w\w)\s+(\d\d*)", line)) != nothing
|
||||
ram[i] = UInt8((assemblywords[m.captures[1]] << 5) | parse(UInt8, m.captures[2]))
|
||||
elseif (m = match(r"([a-zA-Z]\w*)", line)) != nothing
|
||||
ram[i] = UInt8(assemblywords[m.match] << 5)
|
||||
elseif (m = match(r"\d\d*", line)) != nothing
|
||||
ram[i] = parse(UInt8, m.match)
|
||||
else
|
||||
error("Compilation error at line $i: error parsing <$line>")
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
for (i, t) in arglabels
|
||||
ram[i] = t[1] | labels[t[2]]
|
||||
end
|
||||
while isready
|
||||
step[ram[ip] >> 5 + 1]()
|
||||
end
|
||||
return accum
|
||||
end
|
||||
|
||||
const testprograms = [
|
||||
"""
|
||||
LDA 3
|
||||
ADD 4
|
||||
STP
|
||||
2
|
||||
2
|
||||
""",
|
||||
"""
|
||||
LDA 12
|
||||
ADD 10
|
||||
STA 12
|
||||
LDA 11
|
||||
SUB 13
|
||||
STA 11
|
||||
BRZ 8
|
||||
JMP 0
|
||||
LDA 12
|
||||
STP
|
||||
8
|
||||
7
|
||||
0
|
||||
1
|
||||
""",
|
||||
"""
|
||||
LDA 14
|
||||
STA 15
|
||||
ADD 13
|
||||
STA 14
|
||||
LDA 15
|
||||
STA 13
|
||||
LDA 16
|
||||
SUB 17
|
||||
BRZ 11
|
||||
STA 16
|
||||
JMP 0
|
||||
LDA 14
|
||||
STP
|
||||
1
|
||||
1
|
||||
0
|
||||
8
|
||||
1
|
||||
""",
|
||||
"""
|
||||
LDA 13
|
||||
ADD 15
|
||||
STA 5
|
||||
ADD 16
|
||||
STA 7
|
||||
NOP
|
||||
STA 14
|
||||
NOP
|
||||
BRZ 11
|
||||
STA 15
|
||||
JMP 0
|
||||
LDA 14
|
||||
STP
|
||||
LDA 0
|
||||
0
|
||||
28
|
||||
1
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
6
|
||||
0
|
||||
2
|
||||
26
|
||||
5
|
||||
20
|
||||
3
|
||||
30
|
||||
1
|
||||
22
|
||||
4
|
||||
24
|
||||
""",
|
||||
"""
|
||||
0
|
||||
0
|
||||
STP
|
||||
NOP
|
||||
LDA 3
|
||||
SUB 29
|
||||
BRZ 18
|
||||
LDA 3
|
||||
STA 29
|
||||
BRZ 14
|
||||
LDA 1
|
||||
ADD 31
|
||||
STA 1
|
||||
JMP 2
|
||||
LDA 0
|
||||
ADD 31
|
||||
STA 0
|
||||
JMP 2
|
||||
LDA 3
|
||||
STA 29
|
||||
LDA 0
|
||||
ADD 30
|
||||
ADD 3
|
||||
STA 0
|
||||
LDA 1
|
||||
ADD 30
|
||||
ADD 3
|
||||
STA 1
|
||||
JMP 2
|
||||
0
|
||||
1
|
||||
3
|
||||
""",
|
||||
"""\
|
||||
LDA x
|
||||
ADD y ; accumulator = x + y
|
||||
STP
|
||||
x: 2
|
||||
y: 2
|
||||
""",
|
||||
"""\
|
||||
loop: LDA prodt
|
||||
ADD x
|
||||
STA prodt
|
||||
LDA y
|
||||
SUB one
|
||||
STA y
|
||||
BRZ done
|
||||
JMP loop
|
||||
done: LDA prodt ; to display it
|
||||
STP
|
||||
x: 8
|
||||
y: 7
|
||||
prodt: 0
|
||||
one: 1
|
||||
""",
|
||||
"""\
|
||||
loop: LDA n
|
||||
STA temp
|
||||
ADD m
|
||||
STA n
|
||||
LDA temp
|
||||
STA m
|
||||
LDA count
|
||||
SUB one
|
||||
BRZ done
|
||||
STA count
|
||||
JMP loop
|
||||
done: LDA n ; to display it
|
||||
STP
|
||||
m: 1
|
||||
n: 1
|
||||
temp: 0
|
||||
count: 8 ; valid range: 1-11
|
||||
one: 1
|
||||
""",
|
||||
"""\
|
||||
start: LDA load
|
||||
ADD car ; head of list
|
||||
STA ldcar
|
||||
ADD one
|
||||
STA ldcdr ; next CONS cell
|
||||
ldcar: NOP
|
||||
STA value
|
||||
ldcdr: NOP
|
||||
BRZ done ; 0 stands for NIL
|
||||
STA car
|
||||
JMP start
|
||||
done: LDA value ; CAR of last CONS
|
||||
STP
|
||||
load: LDA 0
|
||||
value: 0
|
||||
car: 28
|
||||
one: 1
|
||||
; order of CONS cells
|
||||
; in memory
|
||||
; does not matter
|
||||
6
|
||||
0 ; 0 stands for NIL
|
||||
2 ; (CADR ls)
|
||||
26 ; (CDDR ls) -- etc.
|
||||
5
|
||||
20
|
||||
3
|
||||
30
|
||||
1 ; value of (CAR ls)
|
||||
22 ; points to (CDR ls)
|
||||
4
|
||||
24
|
||||
""",
|
||||
"""\
|
||||
p: 0 ; NOP in first round
|
||||
c: 0
|
||||
start: STP ; wait for p's move
|
||||
pmove: NOP
|
||||
LDA pmove
|
||||
SUB cmove
|
||||
BRZ same
|
||||
LDA pmove
|
||||
STA cmove ; tit for tat
|
||||
BRZ cdeft
|
||||
LDA c ; p defected, c did not
|
||||
ADD three
|
||||
STA c
|
||||
JMP start
|
||||
cdeft: LDA p
|
||||
ADD three
|
||||
STA p
|
||||
JMP start
|
||||
same: LDA pmove
|
||||
STA cmove ; tit for tat
|
||||
LDA p
|
||||
ADD one
|
||||
ADD pmove
|
||||
STA p
|
||||
LDA c
|
||||
ADD one
|
||||
ADD pmove
|
||||
STA c
|
||||
JMP start
|
||||
cmove: 0 ; co-operate initially
|
||||
one: 1
|
||||
three: 3
|
||||
""",
|
||||
"""\
|
||||
LDA 3
|
||||
SUB 4
|
||||
STP 0
|
||||
0
|
||||
255
|
||||
""",
|
||||
"""\
|
||||
LDA 3
|
||||
SUB 4
|
||||
STP 0
|
||||
0
|
||||
1
|
||||
""",
|
||||
"""\
|
||||
LDA 3
|
||||
ADD 4
|
||||
STP 0
|
||||
1
|
||||
255
|
||||
""",
|
||||
]
|
||||
|
||||
for t in testprograms
|
||||
interpret(t)
|
||||
end
|
||||
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