Hardware 为LLVM/CLANG选择CPU体系结构 我正在设计TTL串行计算机，我在选择更适合LLVM编译器后端的体系结构方面很困难（我想在那里运行任何C++软件）。没有MMU，没有乘法/除法，没有硬件堆栈，没有中断

我有两个主要选择：

1） 8位内存、8位ALU、8位寄存器（~12-16）。内存地址宽度为24位。所以我需要使用3个寄存器作为IP，3个寄存器用于任何内存位置

不用说，在编译器中实现任何地址计算都是一件痛苦的事情

2） 24位内存、24位ALU、24位寄存器（~6-8）。平坦的内存，很好。缺点是，由于设计的串行性，每个操作将需要3个时钟，即使我们在一些布尔运算。24位内存数据宽度非常昂贵。而且一般来说，在硬件中实现起来比较困难

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问题是：你认为在这个8位、基于栈的硬件上实现所有的C++特性是可能的，或者我需要更复杂的硬件来生成合理的质量和速度的代码？

< P>。我认为，无栈硬件已经不适合C和C++代码。如果您有嵌套函数调用，那么无论如何都需要在软件中模拟堆栈，这当然要慢得多

当采用无堆栈路径时，您可能会将大部分变量分配为“静态”，并且没有可重入函数。在这种情况下，6502样式的寻址模式是有效的。例如，您可以使用以下寻址模式：

立即地址（24位）作为操作码的一部分

立即地址（24位）加索引寄存器（8位）

间接访问：内存的即时24位地址，包含实际地址

间接访问：24位内存地址，8位索引寄存器添加到内存值

上述地址模式将允许高效访问以恒定地址分配的数组、结构和对象（静态分配）。对于动态和堆栈分配的对象，它们的效率较低（但仍然可用）

您还可以从串行设计中获得一些好处：通常24位+8位加法不需要24个周期，但当进位为0时，您可以将加法短路

与直接将IP映射为寄存器不同，您可以只允许通过goto/branch指令，使用与上面相同的地址模式对其进行更改。跳转到动态计算的地址非常罕见，因此直接在操作码中给出整个24位地址更有意义

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我认为如果你仔细设计CPU，你可以非常有效地使用许多C++特性。但是，不要期望任何一个随机的C++代码在这样一个有限的CPU上运行得很快。

< P>实现是可能的，但是我怀疑它是可用的（在C++代码中）。正如已经指出的，第一个问题是缺少堆栈。其次，C++的一部分依赖于动态内存分配，C++内部结构也相当大。 因此，在我看来，如果你：

去掉C++的要求（或者至少限制你自己的一些子集）

全部使用24位，而不是8位（同样适用于寄存器）

添加硬件堆栈

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嗯，这对于c编译器来说是可能的。不过，对于C++，我不确定。 LLVM/CLang可能是8位计算机的艰难选择

相反，先试试，然后再试试llvm/etc，HTH

Bill Buzbee成功地为他的Magic-1（称为）重新定位lcc编译器

虽然Magic-1的硬件设计和构建通常最受关注，但项目的最大部分（到目前为止）是开发/移植软件。为此，我不得不从头开始编写汇编程序和链接器，重新定位C编译器，编写并移植标准C库，编写简化的操作系统，然后移植更复杂的操作系统。这是一个挑战，但很有趣。我想我有点扭曲，但我碰巧喜欢调试困难的问题。而且，当您试图追踪的错误可能涉及一个或多个：硬件设计缺陷、松动或断开的电线、松动或坏的TTL芯片、汇编程序错误、链接器错误、编译器错误、C运行时库错误，或者最后是相关程序中的一个错误时，会有很多有趣的机会。哦，而且我也没有把臭虫怪罪于其他人的奢侈

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我一直很惊讶这该死的东西居然能跑，更不用说跑得那么好了。

我赞成使用LCC的建议。我在这个自制的16位RISC项目中使用了它：

我认为，无论是构建8位变体并使用3个带进位的加法来增加IP，还是构建24位变体并在硬件中完成全部工作，都不会有太大区别。您可以在汇编程序中隐藏差异

如果你看看我上面的文章，或者这里更简单的CPU：你会发现你真的不需要那么多的操作符/指令来覆盖整数C重复。事实上，有一个lcc实用程序（ops）可以打印给定机器的最小操作员集

有关更多信息，请参阅我的文章“将lcc移植到新机器上”：

一旦我移植了lcc，我就编写了一个汇编程序，它从基本指令合成了更多的指令。例如，我的机器的加载字节没有签名，但没有加载字节签名，因此我发出以下序列：

lbs rd,imm(rs) ->
  lbu rd,imm(rs)
  lea r1,0x80
  xor rd,r1
  sub rd,r1

因此，我认为你可以通过这本运营手册：

  registers
  load register with constant
  load rd = *rs
  store *rs1 = rs2
  + - (w/ w/o carry)    // actually can to + with - and ^
  >> 1                  // << 1 is just +
  & ^                   // (synthesize ~ from ^, | from & and ^)
  jump-and-link rd,rs   // rd = pc, pc = rs
  skip-z/nz/n/nn rs     // skip next insn on rs==0, !=0, <0, >=0

寄存器
带常数的加载寄存器
加载rd=*rs
存储*rs1=rs2
+-（带/不带进位）//实际上可以通过-和^
> 1／/p>你不能在那里运行“任何”C++代码。例如fork（）、system（）等。例如，任何明显依赖于中断的东西。当然，你可以走很长的路。
你指的是那些可以/已经被执行的程序吗