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VM-Instruction-Set (kuratiert)

Dieses Kapitel bindet das Instruktionsset der VM ein und ergaenzt es um Hinweise zur Nutzung im Unterricht.

Hinweise

  • Die P-Code-Instruktionen sind zentral fuer das P-Code-Handbuch.
  • Beispiele in diesem Handbuch referenzieren diese Liste.

Originalinhalt

TinyPl0 VM-Befehlssatz

Instruktionsformat

Jede Instruktion besteht aus:

  • op: Opcode
  • l: Lexikalische Level-Differenz
  • a: Argument (Adresse oder Untercode)

Kodiert in C# als:

Opcodes

Opcode Wert Bedeutung
lit 0 Konstante a auf Stack laden
opr 1 ALU-/Kontrolloperation nach Untercode a
lod 2 Variable aus statischer Tiefe l, Offset a laden
sto 3 Obersten Stackwert in statische Tiefe l, Offset a speichern
cal 4 Prozeduraufruf mit statischem Link
int 5 Stack um a Zellen erweitern
jmp 6 Unbedingter Sprung zu a
jpc 7 Bedingter Sprung zu a bei 0 auf Stack

Klarstellung zu Inc, Int und int

Deutsch: Historische P-Code-Artefakte schreiben die Stack-Reservierungsoperation oft als Inc. TinyPl0 liest diese Eingabe ebenfalls ein und bildet sie intern auf denselben Opcode Int ab. In TinyPl0-Listings, ToAsm()-Ausgaben und der gepflegten Dokumentation bleibt die kanonische Textform trotzdem int, damit aktuelles Lernmaterial und bestehende Artefakte konsistent bleiben.

English: Historical P-Code artifacts often write the stack-reservation operation as Inc. TinyPl0 accepts that input as well and maps it internally to the same Int opcode. In TinyPl0 listings, ToAsm() output, and the maintained documentation, the canonical text form still stays int so current teaching material and existing artifacts remain consistent.

OPR-Untercodes

Untercode Bedeutung
0 Return (Frame verlassen)
1 Vorzeichenwechsel (-x)
2 Addition
3 Subtraktion
4 Multiplikation
5 Division
6 odd-Test
8 Gleichheit (=)
9 Ungleichheit (#)
10 Kleiner (<)
11 Groesser-gleich (>=)
12 Groesser (>)
13 Kleiner-gleich (<=)
14 Integer-Eingabe (?)
15 Integer-Ausgabe (!)

Implementierung:

Registermodell

  • P: Program Counter
  • B: Basiszeiger (aktueller Aktivierungsrahmen)
  • T: Stack-Top

Statische Kette (base(l)) wird ueber ResolveBase aufgeloest.

Definierte Laufzeitdiagnosen

Code Bedeutung
206 Division durch 0
207 Ungültiges oder ausgeschöpftes Instruktionsbudget
208 Ungültige Stackgröße außerhalb 3..1_000_000
98 EOF bei Integer-Eingabe
97 Ungueltiges Integer-Format bei Eingabe
99 Sonstiger VM-Laufzeitfehler (z. B. Stack-/Pointerfehler)

Ressourcenbudget und Optionsgrenzen / Resource Budget and Option Limits

Deutsch: VirtualMachineOptions besitzt als letzten, optionalen Parameter InstructionBudget mit dem Standardwert 1_000_000. Gültig sind ein Budget größer als null und eine Stackgröße von 3 bis 1_000_000. Beide VM-Wege prüfen diese Werte vor Addition, Speicherallokation und Ausführung. Ungültige Werte erzeugen kontrollierte Diagnosen statt Konfigurations-Exceptions.

Eine erfolgreich ausgewählte Instruktion verbraucht genau eine Budgeteinheit. Nach genau N Instruktionen stoppt die VM vor der Auswahl und vor möglichen Nebenwirkungen von Instruktion N+1. Batch- und Step-Ausführung verwenden denselben Zählpunkt und dieselben Diagnosecodes. Ein Step-Fehler ist terminal; wiederholtes Step() fügt keine zweite Budgetdiagnose hinzu. Das Budget zählt Instruktionen. Es verspricht keine maximale Laufzeit und ersetzt keine Betriebssystem- oder Agentensandbox.

English: VirtualMachineOptions adds the optional final parameter InstructionBudget, defaulting to 1_000_000. A valid budget is greater than zero, and a valid stack size is from 3 through 1_000_000. Both VM paths validate these values before arithmetic, allocation, and execution. Invalid values produce controlled diagnostics rather than configuration exceptions.

One successfully selected instruction consumes one budget unit. After exactly N instructions, the VM stops before selecting or causing side effects from instruction N+1. Batch and step execution use the same counting point and diagnostic codes. A step failure is terminal and repeated Step() calls do not duplicate the budget diagnostic. The budget counts instructions; it is not a wall-clock or operating-system isolation guarantee.

Hostgrenzen / Host Boundaries

Deutsch: Vor dem ersten Dispatch prüft die VM Programmlänge, jeden Opcode, lexikalische Ebenen 0 bis 3, die OPR-Allowlist, nichtnegative Stackargumente sowie Sprung- und Aufrufziele. Vor jedem weiteren Dispatch gilt die Reihenfolge terminaler Cache, Cancellation, Instruktionsbudget und erst danach Zählung plus Ausführung. Ein fehlgeschlagener begonnener Dispatch zählt einmal.

English: Before the first dispatch, the VM validates program length, every opcode, lexical levels 0 through 3, the OPR allowlist, non-negative stack arguments, and jump/call targets. Each later boundary checks cached terminal state, cancellation, and budget before counting and dispatching. A started dispatch that fails counts once.

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