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)
- 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.: 37
Lex Level: 0
EnterIC: 54
Exit IC: 7
Parameter Size: 0 words
Data Size: 2 words
-------------------------
Block No:|58
Block Offset:|132
Offset 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*)
END
END (*CLEARSCREEN*) ; (*Offset 45*)