p-Code
P-Code ist der Befehlssatz einer Pseudo-Maschine (oder P-Maschine), also einer virtuellen CPU, die P-Code als Maschinensprache ausführt. Der P-Code war ein Computer- bzw. CPU-unabhängiger Code und war Teil der Entwicklungsumgebung UCSD Pascal. Die Umsetzung in die Maschinensprache der CPU erfolgt durch den Interpreter der P-Maschine. Man kann den P-Code und das Konzept der virtuellen Maschine als geistigen Vorläufer der heutigen Java Virtual Machine betrachten.
Plattformen
Durch die Unabhängigkeit von bestimmten Rechnerarchitekturen konnte das P-System auf verschiedenste Plattformen portiert werden:
- 6502 (Apple II, CBM-8000-Serie, BBC Micro)
- DEC LSI-11
- DEC PDP-11
- Zilog Z80 (CP/M-Systeme)
- Motorola 68000
- Intel 8086 (IBM PC)
- Texas Instruments TMS9900 (TI99)
Funktionsumfang der P-Maschine
- Adressierung von Variablen, Strings, Byte-Arrays
- Logische Verknüpfungen und Vergleiche
- Arithmetik mit Konstanten und Variablen der Typen Integer, Real, Set, Array, String
- Verzweigungen, Sprünge
- Prozedur- und Funktionsaufrufe
- Overlay-Prozeduren
- Systemfunktionen und -prozeduren
Register des Emulators
Die P-Maschine ist eine 16-Bit-Maschine; der Adressraum ist damit auf 64 KiB beschränkt. Sie ist aber in der Lage, mehrere Adressräume zu verwalten, beispielsweise 128 KiB in Version IV. Zur Emulation des P-Codes dienen folgende Register (Pointer):
| SP: | Stack-Pointer | Zeiger auf das oberste Wort im Stack. Dient der Parameterübergabe und als Operandenquelle für den Interpreter. |
| IPC: | Interpreter Program Counter | Adresse der nächsten P-Code-Instruktion im Codesegment der aktuellen Prozedur |
| SEG: | Segment Pointer | Zeiger auf das Prozedurverzeichnis des aktuellen Segments |
| JTAB: | Jump Table Pointer | Zeiger auf die Sprungtabelle des aktuellen Segments |
| KP: | Program Stack Pointer | Zeiger auf das Ende des Programm-Stacks |
| MP: | Markstack Pointer | Zeiger auf den Aktivierungs-Record der aktuellen Prozedur zum Zugriff auf die lokalen Variablen |
| NP: | New Pointer | Zeiger auf das Ende des dynamischen Heaps |
| BASE: | Base Procedure | Zeiger auf den Aktivierungs-Record der Basis-Prozedur zum Zugriff auf die globalen Variablen |
P-Code (Befehlssatz der P-Maschine)
Der Befehlscode der Pseudo-Maschine ist ein oder zwei Byte lang und wird von bis zu vier Operanden gefolgt. Es gibt folgende Befehlsklassen:
- 1-Wort-Transportbefehle
- Mehr-Wort-Transportbefehle
- Byte-Array-Behandlung
- String-Behandlung
- Record und Array-Behandlung
- Dynamische Speicherallokation
- Arithmetik-Befehle
- Sprungbefehle
- Prozedur- und Funktionsaufrufe
- Unterstützungs-Routinen
Verbindung zwischen P-Maschine und Betriebssystem
Das UCSD-Pascal-Betriebssystem und die virtuelle P-Maschine tauschen Informationen über die Systemvariable SYSCOM aus. Diese befindet sich im äußeren Block des Betriebssystems. Dieser Speicherbereich ist der P-Maschine „bekannt“.
P-Code-Beispiel
Auszug aus einem Disassembler-Listing:
Attribute Table-------------------------Procedure No.: 37Lex Level: 0EnterIC: 54Exit IC: 7Parameter Size: 0 wordsData Size: 2 words-------------------------Block No:|58Block Offset:|132Offset P-Code Hex-Code 0 CBP 36 C224 2 LOD 1 1 B60101 5 SRO 1 AB01 7 SLDO1 E4 8 INC 31 A21F 10 SRO 2 AB02 12 SLDC3 03 13 CSP UNITCLEA 9E26 15 SLDO2 E9 16 INC 1 A201 18 SLDC8 08 19 SLDC0 00 20 LDP BA 21 SLDC0 00 22 NEQI CB 23 FJP 36 A10B 25 SLDC3 03 26 SLDO2 E9 27 INC 1 A201 29 SLDC8 08 30 SLDC0 00 31 LDP BA 32 CBP 52 C234 34 UJP 45 B909 36 SLDC6 06 37 SLDD02 E9 38 INC 4 A204 40 SLDC8 08 41 SLDC8 08 42 LDP BA 43 CBP 52 C234 45 RBP 0 C100
In UCSD-Pascal sieht die Prozedur so aus:
PROCEDURE CLEARSCREEN; (*Bemerkung*) BEGIN HOMECURSOR; (*Offset 0*) WITH SYSCOM^,CRTCTRL DO (*Offset 10*) BEGIN UNITCLEAR(3); (*Offset 13*) IF ERASEEOS <> CHR(0) THEN (*Offset 23*) PUTPREFIXED(3,ERASEEOS) (*Offset 32*) ELSE (*Offset 34*) PUTPREFIXED(6,CLEARSCREEN) (*Offset 43*) ENDEND (*CLEARSCREEN*) ; (*Offset 45*)