Архитектура компьютера. Лабораторная работа 3.

Раевский Григорий Романович, P3221
forth | stack | neum | mc -> hw | instr | struct | stream | mem | pstr | prob1 | cache
Упрощенный вариант

Язык программирования

program ::= <procedure-definition>* <command>*

procedure-definition ::= ":" <identifier> <command>* ";"

command ::= <identifier> | <literal> | <loop> | <if-then> | <print-string>

loop ::= <literal> <literal> "do" <command>* "loop"

if-then ::= "if" <command>* "then"

print-string ::= '."' <string-literal> '"'

identifier ::= [a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*

literal ::= [0-9]+ | "i"

operation ::= "+" 
            | "dup" 
            | "dec_i" 
            | "save" 
            | "mod" 
            | "or" 
            | "==" 
            | "cr" 
            | "inp" 
            | "out" 
            | "store" 
            | "load" 
            | "."

string-literal ::= <any except '"'>

comment ::= "\" <text>

Операции потока программы

if\ then - условный переход (если на вершине стека не 0, тело IF выполняется)
do\ loop - цикл от и до
dec_i - уменьшить значение итерируемой переменной i на 1

Операции для работы со стеком

<число> - положить число на вершину стека
i - положить значение текущей итерации цикла на верх
. - вывести верхний элемент стека
dup - продублировать верхний элемент стека
load - загрузить элемент из ячейки памяти, указанной в стеке, в стек
store - сохранить элемент из стека по адресу, указанному в стеке

Арифметические операции

mod - остаток от деления первого числа со стека на второе
== - сравнить два верхних элемента стека, если они равны, поместить 1, иначе 0
or - логическое ИЛИ для двух верхних элементов стека
+ - сложить два верхних элемента стека

Операции работы с IO

cr - перенос строки
."<строка>" - вывести строку в пользовательский вывод
inp - считать элемент пользовательского ввода и сохранить его в стек
out - вывести элемент из стека в пользовательский вывод

Особенности

Код выполняется последовательно
При трансляции процедуры сохраняются, после чего подставляются на места вызова
Проверка для условного перехода if вызывает удаление элемента из стека
Есть строковые литералы (сразу выводятся в пользовательский вывод)
Есть численные литералы (сразу выполняется push на стек)

Организация памяти

Модель памяти процессора:

Фон Неймановская архитектура - память данных и команд объединены:
Длина машинного слова - 32 бита
Линейное адресное пространство
Реализуется списком инструкций\чисел
- Одна инструкция\число - одна ячейка памяти
Абсолютная адресация памяти

Модель памяти:

При запуске модели память выделяется статически, в нее загружаются инструкции и данные (для строк из кода, если есть)
Все инструкции, кроме управляющих потоком исполнения, взаимодействуют со стеком
Доступ программиста имеется регистру loop_counter
Можно осуществлять запись и чтение из памяти
Инструкции хранятся в начале общей памяти, статические данные хранятся начиная с определенных ее адресов
Адреса 0x0100 и 0x0101 - адреса ввода и вывода соответственно
Процедуры подставляются транслятором, то есть не хранятся напрямую в памяти
Пользовательский ввод можно сохранять в память начиная с ячейки 0x0200
Строковые литералы хранятся в памяти начиная с ячейки 0x0300

            Stack
+--------------------------+
| 00  : val                |
|    ...                   |
| 10  : val                | 
| 11  : val                | <- stack pointer
|    ...                   |
+--------------------------+

            Memory
+------------------------------+
| 00  : instruction            |
| 01  : instruction            |
| ...                          |
| 05  : instruction            |
| ...                          |
| n  : HALT                    |
| ...                          |
| 0x0100  : INPUT_ADDR         |
| 0x0101  : OUTPUT_ADDR        |
| ...                          |
| 0x0200  : INPUT_STORAGE      |
| ...                          |
| 0x0300  : STRING_STORAGE     |
| ...                          |
+------------------------------+

Литералы загружаются на стек с помощью PUSH
Строковые литералы автоматически загружаются в память при запуске модели из раздела "data" машинного кода
Один символ строки - одна ячейка памяти. В первой ячейке строки хранится ее длинна
Команды языка разворачиваются транслятором в набор инструкций, который и загружается в память
Переход к следующей инструкции выполняется с помощью:
1. Последовательного перехода
2. После проверки условия окончания цикла
3. Условный переход JZ
Процедуры сохраняются транслятором, после чего подставляются на места вызова, как набор команд
Процедуры начинаются с : <имя> и заканчиваются ;

Система команд

Особенности модели процессора

Машинное слово 32-х битное, знаковое
Абсолютная адресация
Программисту доступен регистр loop_counter
Специальные регистры, не доступные программисту:
1. stack_pointer - указатель стека
2. alu_latch - регистр, который хранит результат работы ALU
3. addr_latch - регистр, который хранит адрес для работы с памятью
4. pc - счетчик программ, указывает на исполняемую инструкцию
5. instr_latch - регистр, который хранит текущую инструкцию после загрузки ее из памяти
6. mem_inp_pointer - указатель, хранящий адрес для сохранения символа в память из стека
7. mem_out_pointer - указатель, хранящий адрес для загрузки символа из памяти в стек
8. init_val - регистр, хранящий начальное значение цикла, обновляется значением из стека при начале выполнения цикла
9. max_val - регистр, хранящий максимальное значение цикла, обновляется значением из стека при начале выполнения цикла
10. step - регистр, который хранит шаг цикла
11. jump_latch - регистр, сохраняющий факт выполнения перехода
12. halted - регистр, хранящий состояние модели
Ввод\Вывод - memory-mapped, ячейки памяти 0x0100 и 0x0101 хранят значение ввода и вывода (захардкожены в классе IOAddresses)
Обработка данных включает:
1. Операции над значениями в стеке
2. Операции над памятью
3. Операции ввода\вывода
Поток управления:
1. Инкремент pc после исполнения инструкции
2. Условный переход JZ
3. Переход на основе конца итерации цикла
4. HALT - остановка модели

Набор инструкций

Инструкции управления потоком исполнения

Инструкция	Кол-во тактов	Описание
`HALT`	1	Остановка программы
`JZ` [addr]	2	Условный переход по адресу, если на вершине стека 0
`LOOP_START`	2	Сохранение начального, конечного параметров цикла, а так же первого значения итерируемой переменной в регистры
`LOOP_END` [addr]	1/2	Проверка условия окончания цикла. Если цикл закончен, то переход к следующей инструкции (3 такта), иначе переход в начало цикла (2 такта)
`DEC_I`	1	Уменьшение значения итерируемой переменной на 1

Инструкции для работы со стеком

Инструкция	Кол-во тактов	Описание
`PUSH` [val]	1/2	Добавить на вершину стека значение `value`. Если `value` число, или `i`, то добавляется число\значение итерируемой переменной - 1 такт. Если `value` - `in_pointer` или `out_pointer`, то добавляются указатели на память, 2 такта
`DUP`	2	Продублировать верхний элемент стека
`PRINT_TOP`	3	Вывести верхний элемент стека

Инструкции для работы с памятью

Инструкция	Кол-во тактов	Описание
`LOAD`	2	Загрузить значение из памяти в стек по адресу из стека
`SAVE`	2	Сохранить значение из стека по адресу из стека

Инструкции для работы с арифметикой

Инструкция	Кол-во тактов	Описание
`EQUALS`	2	Сравнить 2 числа из вершины стека, поместить 1 на стек, если равны, иначе 0
`MOD`	2	Получить остаток от деления одного числа из стека на другое, результат сохранить в стек
`OR`	2	Логическое ИЛИ для двух элементов из вершины стека, результат сохраняется в стек
`ADD`	2	Сложить 2 числа из вершины стека и положить результат на стек

Кодирование инструкций

Машинный код сериализуется в JSON
Состоит из блоков data (хранение статических данных - строк) и program - набора инструкций
Один элемент списка data - одна строка
Один элемент списка program - одна инструкция
Индекс списка используется для переходов, хранит адрес инструкции

Пример:

{
  "data": {
    "0": [
      12,
      72,
      101,
      108,
      108,
      111,
      32,
      119,
      111,
      114,
      108,
      100,
      33
    ]
  },
  "program": [
    {
      "index": 2,
      "opcode": "PUSH",
      "arg": 1
    }
  ]
}

Здесь

data - блок хранения статических данных, строк
program - список, хранящий инструкции
index - адрес инструкции
opcode - код инструкции
arg аргумент инструкции, может быть null

В модуле isa.py:

Opcode - перечисление кодов операций

Транслятор

Интерфейс командной строки:

usage: translator.py [-h] [-a] [-i INPUT_FOLDER] [-o OUTPUT_FOLDER] [source_file] [target_file]

Translate FORTH code to machine code.

positional arguments:
  source_file           The FORTH source file to translate.
  target_file           Machine code target file.

options:
  -h, --help            show this help message and exit
  -a, --all             Process all FORTH files in the specified directory.
  -i INPUT_FOLDER, --input_folder INPUT_FOLDER
                        Directory containing FORTH files.
  -o OUTPUT_FOLDER, --output_folder OUTPUT_FOLDER
                        Directory to store the output JSON files.

Реализовано в модуле translator.py

Принцип работы транслятора:

Все, что идет после \ - комментарии
Текст разбивается на строки
Начинается первый проход
Создаются 2 списка: procedures (хранение процедур по имени) и main_program (основная программа)
Процедуры (начало - : <имя>, конец - ;) выделяются из кода и сохраняются
После чего начинается подстановка кода процедур на места их вызовов
Преобразование циклов и выделение строковых литералов (они сохраняются в словарь strings, как "отступ адреса, хранящего длину строки" : длина строки, коды символов)
Во время второго прохода команды, которые равны инструкциям преобразуются напрямую
Команды, которые состоят из нескольких инструкций, раскрываются транслятором:
1. Для команды цикла сохраняется индекс для перехода к началу текущего цикла
2. Для команды условного перехода сохраняется индекс для выполнения JZ
После второго прохода блоки data и program объединяются

Модель процессора

Интерфейс командной строки:

usage: machine.py [-h] [-a] [input_file] [machine_code_file]

Run FORTH machine code simulations.

positional arguments:
  input_file         Path to the input file for the machine.
  machine_code_file  Path to a specific machine code file to run.

options:
  -h, --help         show this help message and exit
  -a, --all          Process all JSON files in the machine code directory.

Реализован в модуле machine.py

Особенности работы симулятора:

Подготовка памяти и запуск модели происходит в методе simulation
Логгирование состояния модели с помощью logging (тик, счетчик программ, счетчик цикла, вершина стека, указатель стека, команда и ее аргумент)
Перед запуском модели статические данные и инструкции записываются в память

DataPath

Реализован в классе DataPath в модуле machine.py

Memory - общая память для инструкций и статических данных
Stack - стек
ALU - модуль для выполнения арифметических операций
stack_pointer - указатель стека

Сигналы DataPath:

latch_red - защелкнуть соответсвующий регистр
sel_operation/sel_mux - выбрать значение на мультиплексоре/АЛУ
condition - условие для JZ перехода
loop_counter - текущее значение счетчика цикла
from_decoder какое-то значение из ControlUnit
input/output - запись/чтение из памяти

Особенности стека:

Список целых чисел
sp - stack pointer, указатель стека
Стандартные операции push/pop

ControlUnit

Реализован в классе ControlUnit в модуле machine.py

Запись инструкции в регистр в методе fetch_instruction
Обработка инструкции декодером реализована в методе execute_instruction
Цикл обработки инструкций в методе run:
1. Получение инструкции из памяти и запись в регистр
2. Выполнение инструкции (обработка, сигналы, защелкивание)
3. Проверка остановки модели
Memory - общая память инструкций\данных
program_counter - счетчик (указатель) инструкций
loop_init_reg, loop_max_reg, loop_step_reg - регистры хранения параметров цикла
loop_counter - регистр текущей итерации цикла
Decoder - декодер инструкций
mem_inp/out_pointer - указатели адресов для сохранения/чтения из памяти
input/output - ввод/вывод
instr_latch - регистр хранения текущей инструкции

Сигналы ControlUnit:

latch_reg - защелкнуть соответсвующий регистр
sel_mux - выбрать значение на мультиплексоре
instr - передать инструкцию в декодер
condition - сигнал из DataPath для проверки остановки цикла/выполнения перехода

Особенности модели процессора:

Остановка при выполнении инструкции HALT или окончании input_buffer
Состояние наблюдается после каждой инструкции
В журнал модели сохраняется:
1. Текущее значение тика
2. Текущий program counter
3. Текущий loop counter
4. Вершина стека
5. Указатель стека
6. Инструкция
7. Опционально аргумент инструкции
Максимальное количество инструкций - 256
Максимальное количество данных, сохраненных в память (обычно ввод) - 256
Максимальное количество символов для строк, прописанных в коде - 256

Тестирование

Тестирование выполняется при помощи golden test-ов

Тесты реализованы при помощи test_golden.py
Реализованные программы лежат в progs
Пример ввода находятся в inp
Конфигурации в golden в формате *.yml, содержат:
1. Код программы
2. Входные данные
3. Машинный код
4. Выходные данные
5. Журнал работы процессора

Запустить тесты: poetry run pytest . -v

Обновить конфигурацию golden tests: poetry run pytest . -v --update-goldens

CI при помощи Github Action python-app.yml:

name: Python CI

on:
  push:
    branches:
      - main
    paths:
      - ".github/workflows/*"
      - "**"

jobs:
  test:
    runs-on: ubuntu-latest

    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v4

      - name: Set up Python
        uses: actions/setup-python@v4
        with:
          python-version: 3.11

      - name: Install dependencies
        run: |
          python -m pip install --upgrade pip
          pip install poetry
          poetry install

      - name: Run tests and collect coverage
        run: |
          poetry run coverage run -m pytest .
          poetry run coverage report -m
        env:
          CI: true

  lint:
    runs-on: ubuntu-latest

    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v4

      - name: Set up Python
        uses: actions/setup-python@v4
        with:
          python-version: 3.11

      - name: Install dependencies
        run: |
          python -m pip install --upgrade pip
          pip install poetry
          poetry install

      - name: Check code formatting with Ruff
        run: poetry run ruff format --check .

      - name: Run Ruff linters
        run: poetry run ruff check .

где:

poetry - управления зависимостями для языка программирования Python
coverage - формирование отчёта об уровне покрытия исходного кода
pytest - утилита для запуска тестов
ruff - утилита для форматирования и проверки стиля кодирования

Когда выполняется пуш в ветку main, запускаются следующие задачи:

test - запуск тестов и формирование отчета
lint - запуск линтера ruff

Реализованные алгоритмы:

cat - печать данных, подаваемых на вход, строки потенциально бесконечны
hello - напечатать Hello World!
hello_user_name - запросить у пользователя его имя и поздороваться с ним
prob1 - реализация решения первой проблемы проекта Эйлера

Пример работы для hello:

Исходный код программы

."Hello world!" / Строка, заключенная в (.") (") будет выведена моделью процессора

Вывод транслятора

source LoC: 1 code instr: 12

Машинный код

{
    "data": {
        "0": [
            12,
            72,
            101,
            108,
            108,
            111,
            32,
            119,
            111,
            114,
            108,
            100,
            33
        ]
    },
    "program": [
        {
            "index": 0,
            "opcode": "PUSH",
            "arg": 768
        },
        {
            "index": 1,
            "opcode": "LOAD",
            "arg": null
        },
        {
            "index": 2,
            "opcode": "PUSH",
            "arg": 0
        },
        {
            "index": 3,
            "opcode": "LOOP_START",
            "arg": null
        },
        {
            "index": 4,
            "opcode": "PUSH",
            "arg": 769
        },
        {
            "index": 5,
            "opcode": "PUSH",
            "arg": "i"
        },
        {
            "index": 6,
            "opcode": "ADD",
            "arg": null
        },
        {
            "index": 7,
            "opcode": "LOAD",
            "arg": null
        },
        {
            "index": 8,
            "opcode": "PUSH",
            "arg": 257
        },
        {
            "index": 9,
            "opcode": "SAVE",
            "arg": null
        },
        {
            "index": 10,
            "opcode": "LOOP_END",
            "arg": 3
        },
        {
            "index": 11,
            "opcode": "HALT",
            "arg": null
        }
    ]
}

Вывод модели процессора

  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:   3 PC:   1 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK:     768 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:   7 PC:   2 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK:      12 SP:   1 	PUSH arg: 0
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  10 PC:   3 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK:       0 SP:   2 	LOOP_START arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  14 PC:   4 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  17 PC:   5 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  20 PC:   6 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK:       0 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  24 PC:   7 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  28 PC:   8 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK:      72 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  31 PC:   9 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: '' << 'H'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  35 PC:  10 LOOP_COUNTER:   0 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  39 PC:   4 LOOP_COUNTER:   1 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  42 PC:   5 LOOP_COUNTER:   1 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  45 PC:   6 LOOP_COUNTER:   1 TOP OF STACK:       1 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  49 PC:   7 LOOP_COUNTER:   1 TOP OF STACK:     770 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  53 PC:   8 LOOP_COUNTER:   1 TOP OF STACK:     101 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  56 PC:   9 LOOP_COUNTER:   1 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'H' << 'e'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  60 PC:  10 LOOP_COUNTER:   1 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  64 PC:   4 LOOP_COUNTER:   2 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  67 PC:   5 LOOP_COUNTER:   2 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  70 PC:   6 LOOP_COUNTER:   2 TOP OF STACK:       2 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  74 PC:   7 LOOP_COUNTER:   2 TOP OF STACK:     771 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  78 PC:   8 LOOP_COUNTER:   2 TOP OF STACK:     108 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  81 PC:   9 LOOP_COUNTER:   2 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'He' << 'l'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  85 PC:  10 LOOP_COUNTER:   2 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  89 PC:   4 LOOP_COUNTER:   3 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  92 PC:   5 LOOP_COUNTER:   3 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  95 PC:   6 LOOP_COUNTER:   3 TOP OF STACK:       3 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK:  99 PC:   7 LOOP_COUNTER:   3 TOP OF STACK:     772 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 103 PC:   8 LOOP_COUNTER:   3 TOP OF STACK:     108 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 106 PC:   9 LOOP_COUNTER:   3 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hel' << 'l'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 110 PC:  10 LOOP_COUNTER:   3 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 114 PC:   4 LOOP_COUNTER:   4 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 117 PC:   5 LOOP_COUNTER:   4 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 120 PC:   6 LOOP_COUNTER:   4 TOP OF STACK:       4 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 124 PC:   7 LOOP_COUNTER:   4 TOP OF STACK:     773 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 128 PC:   8 LOOP_COUNTER:   4 TOP OF STACK:     111 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 131 PC:   9 LOOP_COUNTER:   4 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hell' << 'o'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 135 PC:  10 LOOP_COUNTER:   4 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 139 PC:   4 LOOP_COUNTER:   5 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 142 PC:   5 LOOP_COUNTER:   5 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 145 PC:   6 LOOP_COUNTER:   5 TOP OF STACK:       5 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 149 PC:   7 LOOP_COUNTER:   5 TOP OF STACK:     774 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 153 PC:   8 LOOP_COUNTER:   5 TOP OF STACK:      32 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 156 PC:   9 LOOP_COUNTER:   5 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hello' << ' '
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 160 PC:  10 LOOP_COUNTER:   5 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 164 PC:   4 LOOP_COUNTER:   6 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 167 PC:   5 LOOP_COUNTER:   6 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 170 PC:   6 LOOP_COUNTER:   6 TOP OF STACK:       6 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 174 PC:   7 LOOP_COUNTER:   6 TOP OF STACK:     775 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 178 PC:   8 LOOP_COUNTER:   6 TOP OF STACK:     119 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 181 PC:   9 LOOP_COUNTER:   6 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hello ' << 'w'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 185 PC:  10 LOOP_COUNTER:   6 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 189 PC:   4 LOOP_COUNTER:   7 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 192 PC:   5 LOOP_COUNTER:   7 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 195 PC:   6 LOOP_COUNTER:   7 TOP OF STACK:       7 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 199 PC:   7 LOOP_COUNTER:   7 TOP OF STACK:     776 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 203 PC:   8 LOOP_COUNTER:   7 TOP OF STACK:     111 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 206 PC:   9 LOOP_COUNTER:   7 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hello w' << 'o'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 210 PC:  10 LOOP_COUNTER:   7 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 214 PC:   4 LOOP_COUNTER:   8 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 217 PC:   5 LOOP_COUNTER:   8 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 220 PC:   6 LOOP_COUNTER:   8 TOP OF STACK:       8 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 224 PC:   7 LOOP_COUNTER:   8 TOP OF STACK:     777 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 228 PC:   8 LOOP_COUNTER:   8 TOP OF STACK:     114 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 231 PC:   9 LOOP_COUNTER:   8 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hello wo' << 'r'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 235 PC:  10 LOOP_COUNTER:   8 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 239 PC:   4 LOOP_COUNTER:   9 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 242 PC:   5 LOOP_COUNTER:   9 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 245 PC:   6 LOOP_COUNTER:   9 TOP OF STACK:       9 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 249 PC:   7 LOOP_COUNTER:   9 TOP OF STACK:     778 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 253 PC:   8 LOOP_COUNTER:   9 TOP OF STACK:     108 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 256 PC:   9 LOOP_COUNTER:   9 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hello wor' << 'l'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 260 PC:  10 LOOP_COUNTER:   9 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 264 PC:   4 LOOP_COUNTER:  10 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 267 PC:   5 LOOP_COUNTER:  10 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 270 PC:   6 LOOP_COUNTER:  10 TOP OF STACK:      10 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 274 PC:   7 LOOP_COUNTER:  10 TOP OF STACK:     779 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 278 PC:   8 LOOP_COUNTER:  10 TOP OF STACK:     100 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 281 PC:   9 LOOP_COUNTER:  10 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hello worl' << 'd'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 285 PC:  10 LOOP_COUNTER:  10 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 289 PC:   4 LOOP_COUNTER:  11 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	PUSH arg: 769
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 292 PC:   5 LOOP_COUNTER:  11 TOP OF STACK:     769 SP:   1 	PUSH arg: i
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 295 PC:   6 LOOP_COUNTER:  11 TOP OF STACK:      11 SP:   2 	ADD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 299 PC:   7 LOOP_COUNTER:  11 TOP OF STACK:     780 SP:   1 	LOAD arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 303 PC:   8 LOOP_COUNTER:  11 TOP OF STACK:      33 SP:   1 	PUSH arg: 257
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 306 PC:   9 LOOP_COUNTER:  11 TOP OF STACK:     257 SP:   2 	SAVE arg: None
  DEBUG    root:machine.py:89 output: 'Hello world' << '!'
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 310 PC:  10 LOOP_COUNTER:  11 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	LOOP_END arg: 3
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 314 PC:  11 LOOP_COUNTER:  12 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	HALT arg: None
  DEBUG    root:machine.py:177 TICK: 317 PC:  12 LOOP_COUNTER:  12 TOP OF STACK: Empty   SP:   0 	0
  INFO     root:machine.py:178 End simulation
  INFO     root:machine.py:182 output_buffer: 'Hello world!'
  Hello world!
  instr_counter: 100 ticks: 317

Пример проверки исходного кода

$ poetry run pytest . -v
=========================================================================================================================================================== test session starts ===========================================================================================================================================================
platform win32 -- Python 3.12.0, pytest-8.2.1, pluggy-1.5.0 -- C:\Users\graev\OneDrive\Рабочий стол\csa_lab3\venv\Scripts\python.exe
cachedir: .pytest_cache
rootdir: C:\Users\graev\OneDrive\Рабочий стол\csa_lab3
configfile: pytest.ini
plugins: golden-0.2.2
collected 4 items                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

tests/test_golden.py::test_translator_and_machine[golden/cat.yml] PASSED                                                                                                                                                                                                                                                             [ 25%] 
tests/test_golden.py::test_translator_and_machine[golden/hello.yml] PASSED                                                                                                                                                                                                                                                           [ 50%]
tests/test_golden.py::test_translator_and_machine[golden/hello_user_name.yml] PASSED                                                                                                                                                                                                                                                 [ 75%]
tests/test_golden.py::test_translator_and_machine[golden/prob1.yml] PASSED                                                                                                                                                                                                                                                           [100%]

============================================================================================================================================================ 4 passed in 0.90s ============================================================================================================================================================ 
$ poetry run ruff check .
All checks passed!
$ poetry run ruff format .
6 files left unchanged

Аналитика

ФИО	алг	LoC	code байт	code инстр.	инстр.	такт.	вариант
Раевский Григорий Романович	cat	11	-	13	89	280	`forth - stack - neum - hw - instr - struct - stream - mem - pstr - prob1`
Раевский Григорий Романович	hello	1	-	12	100	317	`forth - stack - neum - hw - instr - struct - stream - mem - pstr - prob1`
Раевский Григорий Романович	hello_user_name	34	-	55	440	1400	`forth - stack - neum - hw - instr - struct - stream - mem - pstr - prob1`

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 40 Commits
.github/workflows		.github/workflows
__pycache__		__pycache__
imgs		imgs
inp		inp
machine_code		machine_code
progs		progs
tests		tests
.gitignore		.gitignore
ALU.py		ALU.py
README.md		README.md
instruction_decoder.py		instruction_decoder.py
isa.py		isa.py
machine.py		machine.py
poetry.lock		poetry.lock
pyproject.toml		pyproject.toml
pytest.ini		pytest.ini
translator.py		translator.py

Provide feedback

Saved searches

Use saved searches to filter your results more quickly

Repository files navigation

Архитектура компьютера. Лабораторная работа 3.

Язык программирования

Организация памяти

Система команд

Набор инструкций

Кодирование инструкций

Транслятор

Модель процессора

DataPath

ControlUnit

Тестирование

Аналитика

About

Uh oh!

Releases

Packages

Uh oh!

Uh oh!

Contributors

Uh oh!

Languages

Folders and files

Latest commit

History

Repository files navigation

Архитектура компьютера. Лабораторная работа 3.

Язык программирования

Организация памяти

Система команд

Набор инструкций

Кодирование инструкций

Транслятор

Модель процессора

DataPath

ControlUnit

Тестирование

Аналитика

About

Resources

Uh oh!

Stars

Watchers

Forks

Releases

Packages 0

Uh oh!

Uh oh!

Contributors

Uh oh!

Languages

Packages