CopperVM Befehlssatz

Übersicht

Der CopperVM Befehlssatz ist in 8 Kategorien unterteilt, die jeweils einen Bereich von 16 Opcodes (0x00-0xFF) umfassen.

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1. Systemsteuerung (0x00-0x0F)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung
0x00	HALT	-	VM stoppen und Ausführung beenden
0x01	NOP	-	Keine Operation (No Operation)

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2. Stack-Operationen (0x10-0x1F)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung
0x10	PUSH		Wert auf den Stack legen
0x11	POP	-	Obersten Wert vom Stack entfernen
0x12	DUP	-	Obersten Wert duplizieren
0x13	SWAP	-	Oberste zwei Werte auf dem Stack tauschen

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3. Register-Operationen (0x20-0x3F)

Wert in Register laden (MOV)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung
0x20	MOV_AX		Wert in Register AX laden
0x21	MOV_BX		Wert in Register BX laden
0x22	MOV_CX		Wert in Register CX laden
0x23	MOV_DX		Wert in Register DX laden

Register auf Stack (PUSH_REG)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung
0x24	PUSH_AX	-	Wert von AX auf Stack legen
0x25	PUSH_BX	-	Wert von BX auf Stack legen
0x26	PUSH_CX	-	Wert von CX auf Stack legen
0x27	PUSH_DX	-	Wert von DX auf Stack legen

Stack in Register (POP_REG)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung
0x28	POP_AX	-	Obersten Stack-Wert nach AX kopieren
0x29	POP_BX	-	Obersten Stack-Wert nach BX kopieren
0x2A	POP_CX	-	Obersten Stack-Wert nach CX kopieren
0x2B	POP_DX	-	Obersten Stack-Wert nach DX kopieren

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4. Arithmetik (0x40-0x4F)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung	Flags
0x40	ADD	-	Addition (pop b, pop a, push a+b)	ZF, NF, CF, OF
0x41	SUB	-	Subtraktion (pop b, pop a, push a-b)	ZF, NF, CF
0x42	MUL	-	Multiplikation (pop b, pop a, push a*b)	ZF, NF, OF
0x43	DIV	-	Division (pop divisor, pop dividend, push quotient)	ZF, NF, CF, OF
0x44	MOD	-	Modulo (pop divisor, pop dividend, push rest)	ZF, NF, OF
0x45	INC_AX	-	Register AX um 1 erhöhen	ZF, NF, OF
0x46	DEC_AX	-	Register AX um 1 verringern	ZF, NF

Flag-Bedeutungen

• ZF (Zero Flag): Ergebnis ist 0
• NF (Negative Flag): Ergebnis ist negativ
• CF (Carry Flag): Übertrag/Unterlauf oder Rest vorhanden
• OF (Overflow Flag): Arithmetischer Überlauf oder Division durch 0

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5. Logik & Vergleich (0x50-0x5F)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung	Flags
0x50	AND	-	Bitweises UND (pop b, pop a, push a&b)	ZF, NF
0x51	OR	-	Bitweises ODER (pop b, pop a, push a|b)	ZF, NF
0x52	XOR	-	Bitweises XOR (pop b, pop a, push a^b)	ZF, NF
0x53	NOT	-	Bitweises NICHT (pop a, push ~a)	ZF, NF
0x54	CMP	-	Vergleich (pop b, pop a, berechne a-b, setze Flags)	ZF, NF, CF

Hinweis: CMP funktioniert wie SUB, legt aber kein Ergebnis auf den Stack - nur Flags werden gesetzt.

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6. Sprungbefehle (0x60-0x6F)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung	Bedingung
0x60	JMP		Unbedingter Sprung zu Adresse	-
0x61	JZ		Sprung wenn Zero Flag gesetzt	ZF = 1
0x62	JNZ		Sprung wenn Zero Flag nicht gesetzt	ZF = 0
0x63	JG		Sprung wenn größer	ZF = 0 && NF = 0
0x64	JL		Sprung wenn kleiner	NF = 1
0x65	CALL		Funktionsaufruf (PC auf Stack, springe zu addr)	-
0x66	RET	-	Rücksprung (pop Adresse vom Stack, springe dorthin)	-

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7. Speicher (0x70-0x7F)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung
0x70	LOAD		Wert aus Speicheradresse laden und auf Stack legen
0x71	STORE		Obersten Stack-Wert in Speicheradresse schreiben
0x72	LOAD_IND	-	Indirekte Adressierung: AX enthält Adresse, Wert auf Stack
0x73	STORE_IND	-	Indirekt speichern: AX enthält Adresse, Stack-Wert speichern

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8. I/O (0x80-0x8F)

Opcode	Mnemonic	Operanden	Beschreibung
0x80	PRINT_AX	-	Inhalt von Register AX ausgeben
0x81	PRINT_STACK	-	Obersten Stack-Wert ausgeben (ohne pop)
0x82	READ	-	Benutzereingabe einlesen und in AX speichern

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Example Programs

Example 1: Addition of two Numbers

PUSH 10        ; 0x10 0x0A  - push 10 to Stack
PUSH 20        ; 0x10 0x14  - push 20 to Stack
ADD            ; 0x40       - addition
POP_AX         ; 0x28       - pop AX from Stack
PRINT_AX       ; 0x80       - print AX
HALT           ; 0x00       - halt

Example 2: Loop (Countdown)

MOV_AX 5       ; 0x20 0x05  - set Counter to 5
PUSH_AX        ; 0x24       - AX on Stack
PRINT_STACK    ; 0x81       - Print Actual Value
DEC_AX         ; 0x46       - AX decrement
PUSH_AX        ; 0x24       - AX on Stack
PUSH 0         ; 0x10 0x00  - push 0 to Stack
CMP            ; 0x54       - Compare CX with 0
JNZ 0          ; 0x62 0x03  - Jump back when AX != 0
HALT           ; 0x00

Example 3: Function Call

CALL 6         ; 0x65 0x06  - jump to Address 6
HALT           ; 0x00       - halt
NOP            ; 0x01       - no operation
NOP            ; 0x01       - no operation
NOP            ; 0x01       - no operation
Function by Address 6
PUSH 42        ; 0x10 0x2A  - push 42 to Stack
POP_AX         ; 0x28       - pop AX from Stack
PRINT_AX       ; 0x80       - print AX
RET            ; 0x66       - return

Example 4 Simple Calculator:

MOV_AX 1000           ; 0x20 0x03E8 - set AX to 1000
PRINT_AX              ; 0x80 0x01   - print AX
READ                  ; 0x80 0x03   - read user input
PUSH_AX  addr 5       ; 0x24        - push AX to Stack
READ                  ; 0x80 0x03   - read user input
PUSH_AX               ; 0x24        - push AX to Stack
ADD                   ; 0x40        - addition
POP_AX                ; 0x28        - pop AX from Stack
PRINT_AX              ; 0x80 0x01   - print AX
JMP  addr 5           ; 0x60 0x04   - jump to Address 5

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Memory Map

Reservierte Bereiche für zukünftige Erweiterungen:

• 0x07-0x0F: Erweiterte Systemsteuerung
• 0x14-0x1F: Erweiterte Stack-Operationen
• 0x2C-0x3F: Weitere Register-Operationen
• 0x47-0x4F: Erweiterte Arithmetik (Shift, Rotate)
• 0x55-0x5F: Erweiterte Logik
• 0x67-0x6F: Weitere Sprungbefehle
• 0x74-0x7F: Erweiterte Speicheroperationen
• 0x83-0x8F: Erweiterte I/O
• 0x90-0xFF: Frei für spezielle Operationen

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Architektur

• Register: AX, BX, CX, DX (General Purpose)
• Flag Register: ZF, CF, NF, OF
• Program Counter (PC): Zeigt auf aktuelle Instruktion
• Stack: LIFO-Datenstruktur
• Memory: 1024 Worte (konfigurierbar)

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Lizenz

CopperVM © 2025