--- nono/m88xx0/m88100core.cpp 2026/04/29 17:04:44 1.1.1.5 +++ nono/m88xx0/m88100core.cpp 2026/04/29 17:05:05 1.1.1.10 @@ -9,23 +9,46 @@ #include "debugger.h" #include "cvprompt.h" #include "mpu.h" +#include "scheduler.h" #define OP_DEF(name) void __CONCAT(m88kcpu::op_,name)() #define OP_FUNC(name) __CONCAT(op_,name)() #include "m88100ops.cpp" +// 文字列を作る前にレベルを評価するためマクロ +#define cpulog(lv, fmt...) do { \ + if (__predict_false(gMPU->loglevel >= (lv))) { \ + gMPU->putlogn(fmt); \ + } \ +} while (0) + +void +m88kcpu::PowerOn() +{ + // 履歴は電源オン時だけ初期化。 + // (LUNA88K は ROM が正常パスで CPU リセットを行ったりするので) + exhist.Clear(); + brhist.Clear(); + + // この後起きるリセット例外で xip を初期化する前に参照することになるので + // これだけここでも初期化しておく。 + xip = 0; +} + // リセット例外のようなもの? void m88kcpu::Reset() { - const uint32 Undefined = 0xcccccccc; + // 例外履歴に記録 (例外発生はブランチ履歴にも記録) + // リセット例外も発生時の XIP を記録する。(LUNA88K の ROM 1.20) + exhist.AddEntry(xip | 1, 0, 0xfc000000 | 0); + brhist.AddEntry(xip | 1, 0, 0xfc000000 | 0); + // デバッガに通知 (例外ブレーク用) + debugger_notify_exception(0); // 内部の割り込み状態をクリア intr_pending = 0; - - // 履歴を初期化。リセット前の履歴いらんよな? - exhist.Clear(); - brhist.Clear(); + atomic_reqflag &= ~(CPU_REQ_RESET | CPU_REQ_INTR | CPU_REQ_STOP); // Table 6-8 (p6-47) psr = 0x800003ff; @@ -39,65 +62,30 @@ m88kcpu::Reset() SetPSR(); - epsr = Undefined; - // scoreboard: cleared - ssbr = Undefined; + fip = 0; - // 実際には m88k MPU はリセット直後は 0 番地から実行を開始するので、 - // 大抵の場合システムでリセット直後は 0 番地付近に ROM を見せるように - // してあるのだと思うが、ここではその代わりに ROM のアドレスを指定して、 - // 直接そこから実行を開始することにする。 - fip = reset_vector; + // レジスタのうち明記されてるものをクリア。 + // 不定と明記されてるものはリセットでは触らないでおく。 + // scoreboard: cleared nip = 0; xip = 0; - sfip = Undefined; - snip = Undefined; - sxip = Undefined; - vbr = 0; - // DMTx は bit0(Valid) をクリア。他は不定。 - dmt0 &= ~DM_VALID; - dmt1 &= ~DM_VALID; - dmt2 &= ~DM_VALID; - dma0 = Undefined; - dma1 = Undefined; - dma2 = Undefined; - dmd0 = Undefined; - dmd1 = Undefined; - dmd2 = Undefined; - for (int i = 1; i < 32; i++) { - r[i] = Undefined; - } - fpecr = 0; - for (int i = 1; i < 9; i++) { - fcr[i] = Undefined; - } fpcr = 0; fpsr = 0; + // DMTx は bit0(Valid) をクリア。他は不定 + dmt0 &= ~DM_VALID; + dmt1 &= ~DM_VALID; + dmt2 &= ~DM_VALID; cmmu[0].Reset(); cmmu[1].Reset(); - // 履歴を初期化 - exhist.Clear(); - brhist.Clear(); - - // 例外履歴に記録 (例外発生はブランチ履歴にも記録) - // リセット例外発生時の from にはあまり意味がないので 0 にするか。 - exhist.AddEntry(0 | 1, 0, 0xfc000000 | 0); - brhist.AddEntry(0 | 1, 0, 0xfc000000 | 0); - // デバッガに通知 (例外ブレーク用) - debugger_notify_exception(0); - fetch(); } // 仮想時間 delta [nsec] だけ CPU を実行する。実際には大抵行き過ぎる。 -// 戻り値はフラグ。 -// -// 戻る時に仮想時刻を確定させなくても構わない。スケジューラはこれを呼び出した -// 後に必然的に仮想時刻を取得することになるため、そこで確定させられる。 +// 戻り値は CPU 状態 (Scheduler::SCHED_CPU_*)。 uint32 m88kcpu::Run(uint32 delta) { @@ -118,7 +106,7 @@ m88kcpu::Run(uint32 delta) } else { // STOP 継続として戻る。 used_cycle = goal_cycle; - return atomic_reqflag; + goto exit; } } @@ -137,7 +125,6 @@ m88kcpu::Run(uint32 delta) if ((atomic_reqflag & CPU_REQ_RESET)) { // リセット例外。 - atomic_reqflag &= ~CPU_REQ_RESET; Reset(); // XIP がリセットベクタを指すためにはもう一回フェッチが必要 // なので、ここは continue が必要。 @@ -207,10 +194,11 @@ m88kcpu::Run(uint32 delta) } if (is_intr && IsIntrEnable()) { - // 割り込み処理要求が来ていて、直前の命令が割り込みを禁止していなければ割り込み + // 割り込み処理要求が来ていて、 + // 直前の命令が割り込みを禁止していなければ割り込み // XXX 実際は違う気がする is_intr = false; - gMPU->putlog(4, "INTR take"); + cpulog(4, "INTR take"); ExceptionCore(M88K_EXCEP_INTERRUPT, ExceptionKind::INTR); continue; } @@ -219,8 +207,18 @@ m88kcpu::Run(uint32 delta) if ((atomic_reqflag & CPU_REQ_STOP)) { // STOP 状態は、残りサイクルを消費したことにして戻る - gMPU->putlog(2, "STOP 状態検出"); - used_cycle = goal_cycle; + cpulog(2, "STOP 状態検出"); + if (used_cycle < goal_cycle) { + used_cycle = goal_cycle; + } + } + + // XXX 命令の実行でリリースするのに、いったんループを回って + // からではタイミングが遅すぎる + if ((atomic_reqflag & CPU_REQ_RELEASE)) { + // 中断リクエスト受信 + // この命令を実行し終わったら抜ける + atomic_reqflag &= ~CPU_REQ_RELEASE; is_release = true; } @@ -228,26 +226,14 @@ m88kcpu::Run(uint32 delta) break; } - return atomic_reqflag; -} - -// 仕掛中のサイクルを仮想時刻に反映させる -void -m88kcpu::UpdateVTime() -{ - goal_cycle -= used_cycle; + exit: total_vtime += Cycle2Vtime(used_cycle); used_cycle = 0; -} -// 仮想時刻 [nsec] を取得する -uint64 -m88kcpu::GetVTime() -{ - if (used_cycle != 0) { - UpdateVTime(); - } - return total_vtime; + // HALT 状態がないので NORMAL か STOP かだけでいい + return (atomic_reqflag & CPU_REQ_STOP) + ? Scheduler::SCHED_CPU_STOP + : Scheduler::SCHED_CPU_NORMAL; } // この命令後に実行を中断して VM に戻る @@ -308,18 +294,18 @@ m88kcpu::ExceptionCore(int vec, Exceptio if (psr & PSR_SFRZ) { if (cause != ExceptionKind::TRAP) { - gMPU->putlog(2, "SFRZ Error Exception"); + cpulog(2, "SFRZ Error Exception"); vec = M88K_EXCEP_ERROR; cause = ExceptionKind::ERROR; } } else { - gMPU->putlog(2, "Exception %x", vec); + cpulog(2, "Exception %x", vec); if (vec != 1) { - gMPU->putlog(1, "Exception %x x=%x n=%x f=%x", vec, xip, nip, fip); + cpulog(1, "Exception %x x=%x n=%x f=%x", vec, xip, nip, fip); } sxip = xip; snip = nip; - sfip = fip; + sfip = fip; sxip |= SIP_V; snip |= SIP_V; @@ -399,8 +385,7 @@ m88kcpu::ExceptionCore(int vec, Exceptio } } -inline -uint32 +inline uint32 m88kcpu::Calcdmt(uint32 flag) { return @@ -424,7 +409,7 @@ m88kcpu::ReadDataException32(uint32 addr ; dmt1 &= ~DM_VALID; dmt2 &= ~DM_VALID; - gMPU->putlog(1, "ReadDAE xip=%x addr=%x", xip, addr); + cpulog(1, "ReadDAE xip=%x addr=%x", xip, addr); ExceptionCore(M88K_EXCEP_DATA, ExceptionKind::DATA); } @@ -455,7 +440,7 @@ m88kcpu::ReadDataException64(uint32 addr dmt0 &= ~DM_VALID; } - gMPU->putlog(1, "ReadDAE64 xip=%x addr=%x", xip, addr); + cpulog(1, "ReadDAE64 xip=%x addr=%x", xip, addr); ExceptionCore(M88K_EXCEP_DATA, ExceptionKind::DATA); } @@ -476,7 +461,7 @@ m88kcpu::WriteDataException32(uint32 add dmt1 &= ~DM_VALID; dmt2 &= ~DM_VALID; - gMPU->putlog(1, "WriteDAE xip=%x addr=%x", xip, addr); + cpulog(1, "WriteDAE xip=%x addr=%x", xip, addr); ExceptionCore(M88K_EXCEP_DATA, ExceptionKind::DATA); } @@ -511,7 +496,7 @@ m88kcpu::WriteDataException64(uint32 add dmt0 &= ~DM_VALID; } - gMPU->putlog(1, "WriteDAE64 xip=%x addr=%x", xip, addr); + cpulog(1, "WriteDAE64 xip=%x addr=%x", xip, addr); ExceptionCore(M88K_EXCEP_DATA, ExceptionKind::DATA); } @@ -551,21 +536,174 @@ m88kcpu::XmemDataException(uint32 addr, dmt0 &= ~DM_VALID; } - gMPU->putlog(1, "xmemDAE xip=%x addr=%x", xip, addr); + cpulog(1, "xmemDAE xip=%x addr=%x", xip, addr); ExceptionCore(M88K_EXCEP_DATA, ExceptionKind::DATA); } -// FP 例外 -// fpex: FP例外コード M88K_FPEXCEP +// FPxS レジスタをセット +void +m88kcpu::SetFPxS(uint32& h, uint32& l, double src, uint32 ts) +{ + // FPHS[12]、FPLS[12] は以下の構造 + // + // 3 2 1 0 + // 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 + // +-+---------------------+---------------------------------------+ + // |S| Exponent(11bit) | High Order 20 bits of Mantissa | FPHSn + // +-+---------------------+---------------------------------------+ + // + // +---------------------------------------------------------------+ + // | Low Order bits of Mantissa, or Integer | FPLSn + // +---------------------------------------------------------------+ + // + // ts が 1 (double) の場合は IEEE754 double と同じ。 + // ts が 0 (single) の場合は float を double にキャスト (拡大変換) した + // ものではないことに注意。 + // S(符号ビット)はそのまま。float の Mantissa (23bit) のうち上位 20bit + // を FPHSn に、残り 3bit を FPLSn の上位 3bit に。ここまではいい。 + // Exponent は float の指数部(8bit、バイアス=127) の値を *そのまま* + // 符号拡張(?)する。 + // (float)1.0 は 1.0 * 2^0 なのでバイアス込みの指数部は 127、 + // (float)2.0 は 1.0 * 2^1 なのでバイアス込みの指数部は 128。 + // バイアス込みにした値は符号なし数のはずだが、ここではこれを 11bit に + // 符号拡張して FPHSn の Exponent 部に格納するようだ。取り出す際に下位 + // 8bit しか取り出さなければ害はないし、符号拡張する方がハードウェア的に + // 都合がよかったとかだろうか。 + // 仮に普通に double に変換すると double の指数部バイアスは 1023 なので + // バイアス込みの指数部は先程の例だとそれぞれ 1023、1024 になるが + // これではないということ。 + + union64 u; + u.q = d2u(src); + if (ts == 0) { + // single + + uint32 exp; + // src は普通の double なのでこの指数部を取り出す + uint32 double_biased = (u.h >> 20) & 0x7ff; + if (double_biased == 0x7ff) { + // Inf, NAN + exp = 0x7ff00000; + } else { + // double のバイアスを外して float のバイアスを足す + int float_biased = (double_biased - 1023) + 127; + // この 8bit 値を 11bit に符号拡張して所定の位置へ + exp = ((int32)(float_biased << 24)) >> 4; + exp &= 0x7ff00000; + } + + h = (u.h & 0x800fffff) | exp; + l = u.l; + } else { + // double + h = u.h; + l = u.l; + } +} + +// FPR[HL] レジスタに double 値をセット +// - それ以外のフィールドは保存する XXX ここでクリアしてもいいか? +// - XXX Guard, Round, Sticky (, AddOne) はまだない +void +m88kcpu::SetFPRx(double src) +{ + union64 u; + uint32 exp; + + u.q = d2u(src); + + // Sign は FPRH + fprh &= ~(FPRH_SIGN | FPRH_MANT); // Mantissa もついでにクリア + fprh |= u.h & 0x80000000; + + // Exp は FPIT。 + // double は 11bit だが FPIT::RESEXP は 12bit なので 1bit 符号拡張する。 + // 符号付き数(正確には負数)の右シフトは実装依存だが gcc, clang は + // 算術右シフトになる。 + // + // 3 2 + // 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 + // +-+---------------------+- + // double |S| Exponent(11bit) | + // +-+---------------------+- + // + // +---------------------+-+- + // u.h<<1 | Exponent(11bit) |X| + // +---------------------+-+- + // + // +-----------------------+- + // exp>>1 | Exponent(12bit) | + // +-----------------------+- + exp = u.h << 1; + exp = (int32)exp >> 1; + fpit &= ~FPIT_RESEXP; + fpit |= exp & FPIT_RESEXP; + + // Mantissa は FPRH, FPRL + // 上位側(FPRH)には最上位(実数桁)の隠しビットを含む。 + fprh |= (u.h & 0x000fffff); + fprh |= FPRH_1; + fprl = u.l; +} + +// FP Precise 例外。浮動小数点数1つの場合。 +void +m88kcpu::FPPreciseException(uint32 cause, double s2) +{ + SetFPS2(s2, m88100opf_FP_T2(opX)); + FPPreciseException(cause); +} + +// FP Precise 例外。浮動小数点数2つの場合。 +void +m88kcpu::FPPreciseException(uint32 cause, double s1, double s2) +{ + SetFPS1(s1, m88100opf_FP_T1(opX)); + SetFPS2(s2, m88100opf_FP_T2(opX)); + FPPreciseException(cause); +} + +// FP Precise 例外。 void -m88kcpu::FPException(int fpex) +m88kcpu::FPPreciseException(uint32 cause) { - // FDVZ 以上の例外が PRECISE。 - // 未満の FUNF, FOVF, FINX は IMPRECISE。 - int vec = (fpex >= M88K_FPEXCEP_FDVZ) ? M88K_EXCEP_SFU1_PRECISE : M88K_EXCEP_SFU1_IMPRECISE; - fpecr = fpex; + assert(cause == FPECR_FIOV || + cause == FPECR_FUNIMP || + cause == FPECR_FPRV || + cause == FPECR_FROP || + cause == FPECR_FDVZ); + + fpecr = cause; + + // FPPT(FP Precise operation Type Register) + fppt = opX & 0xffe0; // Opcode, T1, T2, TD は opX と同じ位置 + fppt |= m88100opf_D(opX); // DEST + + Exception(M88K_EXCEP_SFU1_PRECISE); +} + +// FP Imprecise 例外。 +void +m88kcpu::FPImpreciseException(uint32 cause) +{ + assert(cause == FPECR_FUNF || + cause == FPECR_FOVF || + cause == FPECR_FINX); + + fpecr = cause; + + // FPIT(FP Imprecise operation Type Register) + fpit &= FPIT_RESEXP; + fpit |= opX & FPIT_OPCODE; + fpit |= (opX & 0x00000020) << 5; // DESTSIZ + fpit |= (fpcr & 0x0000001f) << 5; // EFINV,EFDVZ,EFUNF,EFOVR,EFINX + fpit |= m88100opf_D(opX); // DEST + + // FPRH(FP Result High Register) + fprh &= ~FPRH_RNDMODE; + fprh |= (fpcr & FPCR_RM) << 14; - Exception(vec); + Exception(M88K_EXCEP_SFU1_IMPRECISE); } void @@ -580,11 +718,11 @@ void m88kcpu::fpu_unimpl() { printf("%s\n", __func__); - FPException(M88K_FPEXCEP_FUNIMP); + FPPreciseException(FPECR_FUNIMP); } OP_DEF(illegal) { // 本来は不当命令例外? - gMPU->putlog(0, "Illegal instruction %08x", (uint32)opX); + cpulog(0, "Illegal instruction %08x", (uint32)opX); }