Будни мэсмостроения

[vak]

Большая часть машинных команд уже работает, включая магазинный режим и признаки групп. Вот текущее состояние тестового хозяйства:

$ ./run-all-tests.sh
Test uj - PASS
Test vtm_vzm_v1m - PASS
Test j+m_utm - PASS
Test vlm - PASS
Test utc_wtc - PASS
Test vjm - PASS
Test mtj - PASS
Test xta_uza_u1a - PASS
Test atx - PASS
Test ati_ita - PASS
Test addr0 - PASS
Test aax_aox_aex - PASS
Test arx - PASS
Test its - PASS
Test sti - PASS
Test xts - PASS
Test stx - PASS
Test asn_asx - PASS
Test acx_anx - PASS
Test apx_aux - PASS
Test stack - PASS
Test ntr_rte - PASS
Test yta - PASS
Test e+n_e-n_e+x_e-x - FAIL
Test a+x_a-x_x-a - FAIL
Test mul_div - FAIL
---
Tests total: 26, passed: 23, failed: 3

Осталось доделать девять арифметических команд: A+X, A-X, X-A, A*X, A/X, E+N, E-N, E+X, E-X.

Потом еще прерывания и экстракоды, и можно будет пробовать запускать на FPGA.

Comments

[juan_gandhi]

Как это, МЭСМ на FPGA? Вот это да.

[vak]

Есть такая идея: сделать типа плату Arduino, но с системой команд БЭСМ-6.

Я на форуме народ спросил - вроде интерес есть: https://groups.google.com/d/msg/besm6/FyOTnCQZaQE/qVpZSL47FwAJ

[juan_gandhi]

ну это было бы мило, конечно.

[spamsink]

А потом среди школьников конкурс объявить: кто сможет сделать ее самой быстрой в FPGA данного размера. Как по тактовой частоте, так и по производительности на Whetstone, for lack of a better benchmark. Типа "переплюньте оригинальных разработчиков БЭСМ-6".

[vak]

Или самой компактной при заданной производительности. Нынешние однотактовые ANX, APX и AUX стоит разбить на несколько тактов и оптимизировать по количеству порождаемой логики.

[x86128]

Операцию сдвига тоже придется переписать. По данным yosys, при синтезе операции сдвига в обычные логические элементы, требуется аж 884 2-в-1 мультиплексора, на FPGA будет поменьше, но всё равно много. В случае использования tinyFPGA процессор влезет впритык, но я точно не проверял (т.к. нет еще арифметических операций и yosys реализует лишь малый subset SystemVerilog и текущий исходный код в лоб не берет)

[vak]

Сдвиг тоже имеет смысл минимизировать. Но там ещё сдвиги в сумматоре добавятся: для выравнивания порядков и нормализации. Надо будет смотреть на проблему в комплексе.

Вообще-то современные FPGA имеют дополнительные цепи для ускорения сдвигов. Xilinx, Altera - не уверен про iCE40. Может быть на Альтере не так всё и плохо будет.

Для Yosys исходный код придётся переписать c SystemVerilog обратно на Verilog. Оно нетрудно, в принципе.

[spamsink]

Еще AMX и AVX забыл.

[vak]

Да, точно. Надо их к тестам добавить.

[vak]

Интересно, что AMX и AVX напрочь отсутствуют в комплексном тесте микро-БЭСМ. Может тест АУ от БЭСМ-6 приспособить.

Паскаль компилятор

[vak]

Теперь возникает вопрос насчёт Паскаль-компилятора. Ты не прикидывал, насколько сложно будет переписать имеющийся pascal-re на современный Free Pascal?

Я посмотрел - внутренне для типа set of 0..N в FreePascal используется 64-битное слово. То есть наш тип "bitset = set of 0..47" ложится туда без проблем.

Пусть бы компилятор выдавал объектный файл как есть (стандартный массив?). Мы потом к нему допишем линкер и ассемблер.

На нынешний момент сделать бы простой тест на паскале: элементарные вычисления, if-then-else, циклы. Чтобы заканчивался инструкцией PASS/FAIL, как другие тесты.

Re: Паскаль компилятор

[spamsink]

Может быть нетривиально: он знает, что у него внутри у целых чисел есть порядок 64, поэтому для формирования целых чисел его добавлять не нужно; и неочевидно, что все такие места затронуты в исходнике самого компилятора, так что успешная самокомпиляция может не гарантировать отсутствие ошибок.

Твой скрипт гарантирует, что всё делается в точности так, как на настоящей машине, и удачно избегает нужды в линкере и ассемблере.

[vak]

Вряд ли таких мест много. Можно надеяться все их исправить. Надо набрать достаточное количество тестов на Паскале, отладить их на скрипте через dispak, а потом добиться генерации идентичного кода через Free Pascal.

Это верно, но в конце концов хотелось бы иметь native Linux based БЭСМ-6 toolchain.

[vak]

Я сделал скрипт, который компилирует паскалевский исходник в бинарный код, готовый для загрузки в мэсм6 тестбенч: https://github.com/besm6/mesm6/blob/master/test/pas-to-oct.py

Вот пример теста: https://github.com/besm6/mesm6/blob/master/test/hello/hello.pas

Он превращается в бинарный код: https://github.com/besm6/mesm6/blob/master/test/hello/hello.oct

Листинг и карта памяти: https://github.com/besm6/mesm6/blob/master/test/hello/hello.lst

Трассировка выполнения: https://gist.github.com/sergev/241c060f67c98c3bc1fcaaa4cdda7425

Выполнение доходит до вызова P/CO, где натыкается на нереализованную команду A+X, и процессор встаёт по отсутствию сигнала 'done' от АУ.

Ещё чуть-чуть, и можно будет писать тесты на Паскале.

[vak]

Я добавил твой код в АУ, смотри здесь: https://github.com/besm6/mesm6/blob/master/rtl/mesm6_alu.sv

Тесты команд E+N, E-N, E+X и E-X прошли!
Сложение и вычитание тоже как-то шевелятся, хотя тест и не проходит.

Паскалевский тест hello, похоже, тоже работает. По крайней мере он выдал нечто с помощью *71 экстракода, и после этого стал вычитывать что-то из мониторки по адресу 072. Видимо, пытаясь завершить программу.

[spamsink]

Если ты этим по вечерам в будни занимаешься, то я могу зайти как-нибудь (кроме среды), добьём зверушку вместе.

[vak]

Я добавил эмуляцию 71 экстракода в тестбенч.
Теперь можно печатать прямо из Паскаля:

# Load 6121 words from hello.oct
# HELLO, WORLD!
# 
# ----- Test PASS -----

[vak]

Со сложением-вычитанием всё оказалось проще чем я думал. Была пара ошибок в тесте: опечатка в одной из констант и неинициализированный регистр стека. Я починил, теперь тест проходит.

Теперь остались только умножение и деление. Да, и тесты для AMX/AVX я собирался написать.

Ещё я поправил *71 экстракод, чтобы он перекодировал русские буквы в UTF-8. Если запустить с флагом +tty, то выдача *71 идёт непосредственно на текущий терминал. Проблема была в ограниченности Modelsim: при выводе в stdout он всегда предполагает ISO-8859-1 и делает принудительную перекодировку 8859_1->UTF-8. Поэтому вместо stdout приходится открывать /dev/tty и слать на него.

[spamsink]

Ура! :)

Умножение доделать несложно; разве что придется добавить еще один бит переполнения в порядок, чтобы отличать положительное переполнение от отрицательного (пока я пользуюсь тем, что при сложении положительное переполнение может быть только при нормализации на один разряд вправо после сложения, а после нормализации влево - только отрицательное). При умножении же переполненный порядок может остаться переполненным даже после нескольких нормализаций влево.

[vak]

Тест AMX готов, остался AVX.

Может быть стоит разделить тест A*X и A/X на два отдельных теста? Вроде реализация этих команд не имеет ничего общего.

[spamsink]

Конечно, стоит. А я вчера был на лекции о форматном преобразовании чисел с плавающей точкой (ключевые слова grisu и ryu), и теперь знаю, как надо было писать это дело на БЭСМ-6 "без единого гвоздя".

[vak]

Починил ошибку в AVX:

             `ALU_FSIGN: begin
                     `FULLMANT <= add_val1;
                     inc1 <= need_neg1;
                     tmp <= 42'b0;
-                    tmpexp <= a[47:41];
+                    inc2 <= 41'b0;
+                    `FULLEXP <= a[47:41];
                     rmr <= 48'b0;
-                    state <= STATE_NORM_BEFORE;
+                    state <= STATE_ADDING;
                 end

Тест проходит: https://github.com/besm6/mesm6/blob/master/test/avx/avx.bemsh

И ещё сделал скрипт для проигрывания алгоритма инвертирования знака, наподобие сложения, как у Евгения:

$ besm6_chsign.py -2.0
Аргумент:
  4060000000000000 = -2

Распаковываем внутр. представление
  exponent = 1000001 = 65 = 2^1
  mantissa = 1 0000000000000000000000000000000000000000

Расширяем мантиссу со знаком до 42 бит
  m = 110000000000000000000000000000000000000000

Выполняем изменение знака:
  exponent = 1000001 = 65 = 2^1
  mantissa = 0 10000000000000000000000000000000000000000

Выполняем анализ 42,41-го бита: 01
  Выполняем коррекцию порядка +1
  exp = 01000010 = 66
  S = 01000000000000000000000000000000000000000

Выполняем нормализацию результата
  Нормализация не требуется
  exponent = 1000010 = 66 = 2^2
  mantissa = 0 1000000000000000000000000000000000000000
  exponent = 1000010 = 66 = 2^2
  mantissa = 0 1000000000000000000000000000000000000000

Результат:
  4110000000000000 = 2

[spamsink]

Oops, a copy-pasto со мной случилось. :) Я про AVX тоже вспомнил в последний момент.

[x86128]

Ух тут сколько понаписали уже. Надо что-то придумать чтобы не пропускать обсуждения касательно проекта.
Получается так что уведомления о коммитах на гитхаб приходят только владельцу, а watcher'ам - нет. Только если @mention где-то был. Получается какие-то интересные вещи пропускаю.
Здесь в блоге тоже уведомления приходят автору поста, но не участнику цепочки.

Думал discourse но он платный. Может группу в гугле сделать если там еще можно. Они вроде что-то недавно опять меняли в своей политике. Либо что-то self-hosted придумать. У меня есть возможность крутить небольшие виртаулки на работе, но они будут территориально в РФ со всеми "вытекающими" :)

[x86128]

Пожалуй, я поторопился насчет Discourse. Там доп. сервисы платные типа доставки push-уведомлений в телефон.

У нас есть домен besm6.org. Можно там сделать discourse.besm6.org и организовать self-hosted форум (он же и список рассылок).

[vak]

На Дриме для любого поста можно нажать кнопочку «Отслеживать», и будут приходить уведомления на каждый коммент.

На гитхабе есть watching notifications и team discussions. Может быть можно как-то приспособить.

Self-hosted не хочется, если честно. Лишнюю сущность администрировать. Давайте просто группу на Дриме создадим?

[x86128]

С кнопкой "отслеживать" попробую. Спасибо.

На гитхабе если не являешься администратором репозитория уведомления о push-ах не приходят. Как workaround подписаться через RSS на страничку с commit'ами.

Team discussions не нашел. Наверное это только если аккаунт имеет статус организации. Наверное, внтури github.com/besm6 у вас такая кнопка есть.

Насчет лишних сущностей согласен. Если все-таки на гитхабе как-то разобраться с team discussions то этого будет достаточно. Да и если на дриме кнопка "отслеживать" заработает для всех комменариев то этого тоже будет достаточно, т.к. комментаторов не так много и сдвиг постов-ответов не сильно будет убегать вправо.

[vak]

Я раньше не имел дела с teams на Гитхабе. Их надо создавать, оказывается. Создал team для проекта МЭСМ-6: https://github.com/orgs/besm6/teams/mesm6/

Как перевести team на русский? Команда не годится, слишком многозначное слово. Банда... шайка... хунта... артель... Группа наверное.

И ещё сделал сообщество besm6 на Дриме. Давайте выбирать, что нам удобнее.