xref: /freebsd/contrib/bearssl/T0/CPU.cs (revision 0957b409)
1*0957b409SSimon J. Gerraty /*
2*0957b409SSimon J. Gerraty  * Copyright (c) 2016 Thomas Pornin <pornin@bolet.org>
3*0957b409SSimon J. Gerraty  *
4*0957b409SSimon J. Gerraty  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
5*0957b409SSimon J. Gerraty  * a copy of this software and associated documentation files (the
6*0957b409SSimon J. Gerraty  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
7*0957b409SSimon J. Gerraty  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
8*0957b409SSimon J. Gerraty  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
9*0957b409SSimon J. Gerraty  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
10*0957b409SSimon J. Gerraty  * the following conditions:
11*0957b409SSimon J. Gerraty  *
12*0957b409SSimon J. Gerraty  * The above copyright notice and this permission notice shall be
13*0957b409SSimon J. Gerraty  * included in all copies or substantial portions of the Software.
14*0957b409SSimon J. Gerraty  *
15*0957b409SSimon J. Gerraty  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
16*0957b409SSimon J. Gerraty  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
17*0957b409SSimon J. Gerraty  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
18*0957b409SSimon J. Gerraty  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
19*0957b409SSimon J. Gerraty  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
20*0957b409SSimon J. Gerraty  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
21*0957b409SSimon J. Gerraty  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
22*0957b409SSimon J. Gerraty  * SOFTWARE.
23*0957b409SSimon J. Gerraty  */
24*0957b409SSimon J. Gerraty 
25*0957b409SSimon J. Gerraty using System;
26*0957b409SSimon J. Gerraty using System.Collections.Generic;
27*0957b409SSimon J. Gerraty 
28*0957b409SSimon J. Gerraty /*
29*0957b409SSimon J. Gerraty  * Execution of code during compilation is done in a virtual CPU
30*0957b409SSimon J. Gerraty  * incarnated by this class, that contains the relevant registers.
31*0957b409SSimon J. Gerraty  *
32*0957b409SSimon J. Gerraty  * Accesses to the data on the stack are mapped to accesses to an
33*0957b409SSimon J. Gerraty  * internal array, with no explicit control on boundaries. Since the
34*0957b409SSimon J. Gerraty  * internal array may be larger than the actual stack contents,
35*0957b409SSimon J. Gerraty  * nonsensical accesses may still "work" to some extent. The whole
36*0957b409SSimon J. Gerraty  * thing won't derail beyond the CLR VM, though.
37*0957b409SSimon J. Gerraty  */
38*0957b409SSimon J. Gerraty 
39*0957b409SSimon J. Gerraty class CPU {
40*0957b409SSimon J. Gerraty 
41*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
42*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Next instruction to execute is in ipBuf[ipOff].
43*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
44*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal Opcode[] ipBuf;
45*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal int ipOff;
46*0957b409SSimon J. Gerraty 
47*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
48*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * stackBuf and stackPtr implement the data stack. The system
49*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * stack uses frames; 'rsp' points to the current top frame.
50*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
51*0957b409SSimon J. Gerraty 	TValue[] stackBuf;
52*0957b409SSimon J. Gerraty 	int stackPtr;
53*0957b409SSimon J. Gerraty 	Frame rsp;
54*0957b409SSimon J. Gerraty 
CPU()55*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal CPU()
56*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
57*0957b409SSimon J. Gerraty 		stackBuf = new TValue[16];
58*0957b409SSimon J. Gerraty 		stackPtr = -1;
59*0957b409SSimon J. Gerraty 		rsp = null;
60*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
61*0957b409SSimon J. Gerraty 
62*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
63*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Enter a function, reserving space for 'numLocals' local variables.
64*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
Enter(Opcode[] code, int numLocals)65*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal void Enter(Opcode[] code, int numLocals)
66*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
67*0957b409SSimon J. Gerraty 		Frame f = new Frame(rsp, numLocals);
68*0957b409SSimon J. Gerraty 		rsp = f;
69*0957b409SSimon J. Gerraty 		f.savedIpBuf = ipBuf;
70*0957b409SSimon J. Gerraty 		f.savedIpOff = ipOff;
71*0957b409SSimon J. Gerraty 		ipBuf = code;
72*0957b409SSimon J. Gerraty 		ipOff = 0;
73*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
74*0957b409SSimon J. Gerraty 
75*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
76*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Exit the current function.
77*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
Exit()78*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal void Exit()
79*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
80*0957b409SSimon J. Gerraty 		ipBuf = rsp.savedIpBuf;
81*0957b409SSimon J. Gerraty 		ipOff = rsp.savedIpOff;
82*0957b409SSimon J. Gerraty 		rsp = rsp.upper;
83*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
84*0957b409SSimon J. Gerraty 
85*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
86*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Get the current stack depth (number of elements).
87*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
88*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal int Depth {
89*0957b409SSimon J. Gerraty 		get {
90*0957b409SSimon J. Gerraty 			return stackPtr + 1;
91*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
92*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
93*0957b409SSimon J. Gerraty 
94*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
95*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Pop a value from the stack.
96*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
Pop()97*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal TValue Pop()
98*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
99*0957b409SSimon J. Gerraty 		return stackBuf[stackPtr --];
100*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
101*0957b409SSimon J. Gerraty 
102*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
103*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Push a value on the stack.
104*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
Push(TValue v)105*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal void Push(TValue v)
106*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
107*0957b409SSimon J. Gerraty 		int len = stackBuf.Length;
108*0957b409SSimon J. Gerraty 		if (++ stackPtr == len) {
109*0957b409SSimon J. Gerraty 			TValue[] nbuf = new TValue[len << 1];
110*0957b409SSimon J. Gerraty 			Array.Copy(stackBuf, 0, nbuf, 0, len);
111*0957b409SSimon J. Gerraty 			stackBuf = nbuf;
112*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
113*0957b409SSimon J. Gerraty 		stackBuf[stackPtr] = v;
114*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
115*0957b409SSimon J. Gerraty 
116*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
117*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Look at the value at depth 'depth' (0 is top of stack). The
118*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * stack is unchanged.
119*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
Peek(int depth)120*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal TValue Peek(int depth)
121*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
122*0957b409SSimon J. Gerraty 		return stackBuf[stackPtr - depth];
123*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
124*0957b409SSimon J. Gerraty 
125*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
126*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Rotate the stack at depth 'depth': the value at that depth
127*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * is moved to the top of stack.
128*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
Rot(int depth)129*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal void Rot(int depth)
130*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
131*0957b409SSimon J. Gerraty 		TValue v = stackBuf[stackPtr - depth];
132*0957b409SSimon J. Gerraty 		Array.Copy(stackBuf, stackPtr - (depth - 1),
133*0957b409SSimon J. Gerraty 			stackBuf, stackPtr - depth, depth);
134*0957b409SSimon J. Gerraty 		stackBuf[stackPtr] = v;
135*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
136*0957b409SSimon J. Gerraty 
137*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
138*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Inverse-rotate the stack at depth 'depth': the value at the
139*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * top of stack is moved to that depth.
140*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
NRot(int depth)141*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal void NRot(int depth)
142*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
143*0957b409SSimon J. Gerraty 		TValue v = stackBuf[stackPtr];
144*0957b409SSimon J. Gerraty 		Array.Copy(stackBuf, stackPtr - depth,
145*0957b409SSimon J. Gerraty 			stackBuf, stackPtr - (depth - 1), depth);
146*0957b409SSimon J. Gerraty 		stackBuf[stackPtr - depth] = v;
147*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
148*0957b409SSimon J. Gerraty 
149*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
150*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Get the current contents of the local variable 'num'.
151*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
GetLocal(int num)152*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal TValue GetLocal(int num)
153*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
154*0957b409SSimon J. Gerraty 		return rsp.locals[num];
155*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
156*0957b409SSimon J. Gerraty 
157*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
158*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * Set the contents of the local variable 'num'.
159*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
PutLocal(int num, TValue v)160*0957b409SSimon J. Gerraty 	internal void PutLocal(int num, TValue v)
161*0957b409SSimon J. Gerraty 	{
162*0957b409SSimon J. Gerraty 		rsp.locals[num] = v;
163*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
164*0957b409SSimon J. Gerraty 
165*0957b409SSimon J. Gerraty 	/*
166*0957b409SSimon J. Gerraty 	 * The system stack really is a linked list of Frame instances.
167*0957b409SSimon J. Gerraty 	 */
168*0957b409SSimon J. Gerraty 	class Frame {
169*0957b409SSimon J. Gerraty 
170*0957b409SSimon J. Gerraty 		internal Frame upper;
171*0957b409SSimon J. Gerraty 		internal Opcode[] savedIpBuf;
172*0957b409SSimon J. Gerraty 		internal int savedIpOff;
173*0957b409SSimon J. Gerraty 		internal TValue[] locals;
174*0957b409SSimon J. Gerraty 
Frame(Frame upper, int numLocals)175*0957b409SSimon J. Gerraty 		internal Frame(Frame upper, int numLocals)
176*0957b409SSimon J. Gerraty 		{
177*0957b409SSimon J. Gerraty 			this.upper = upper;
178*0957b409SSimon J. Gerraty 			locals = new TValue[numLocals];
179*0957b409SSimon J. Gerraty 		}
180*0957b409SSimon J. Gerraty 	}
181*0957b409SSimon J. Gerraty }
182