Вариант от mOleg:
Форт-машина основана на 0-операндной модели, то есть в формате команды не кодируются регистры источники и приемники информации. В простейшем случае это четырехрегистровый (R1-R4) процессор, под двумя из регистров (RTOP,SUB) наращены стеки. Два арифметико-логических устройства (АЛУ) обеспечивают преобразование информации, причем, один работает с данными (дАЛУ) и жестко связан со стеком данных и регистром TOS (R4), а второй (аАЛУ) жестко связан с указателем интерпретации (R2), и отвечает за операции формирования адресов в памяти.
TOS – (top of stack) не смотря на общепринятое название является регистром аккумулятором, а так же адресным регистром, с участием этого регистра выполняются все операции над данными.
SUB – (subtop) это верхний элемент стека данных, который работает совместно с регистром TOS в случае двухоперандных операций с dALU и памятью. Под данным регистром наращен стек данных, кэширующий необходимые данные.
IP – (interpretation\instruction pointer в зависимости от того ФВМ или ФМ) указатель на следующую (еще не исполненную) команду; либо литеральные данные, содержащиеся в коде за текущей командой.
RTOS – верхний элемент стека возвратов, хранит адрес возврата из текущей процедуры. Под данным регистром наращен стек возвратов, хранящий трассу возвратов из процедур.
Управляющее устройство включает в себя дешифратор команд, устройство синхронизации, другие необходимые управляющие механизмы (в случае ФВМ оно фактически отсутствует).
ФМ может работать с различными моделями памяти и различными разрядностями данных, но в простейшем случае используется плоская модель памяти и одинаковые разрядности данных и адресов. Пространство данных стеков так же может быть расположено в любом месте, в том числе в общей памяти, но наиболее выгодно выносить каждый из стеков в отдельное адресное пространство. Доступ к стекам может вестись как только с вершины, так и произвольным образом в зависимости от методики реализации ВМ, однако, базовый набор слов предполагает, что доступ к стеку ведется только с одного его конца (то есть с вершины стека).
В классическом случае любая команда выполняется за два такта (1 цикл = 2 такта ), на первом такте производится чтение очередной команды, на которую указывает IP (при этом IP инкрементируется на размер команды), на втором команда исполняется, что на два такта меньше по сравнению с RISC архитектурой. Данные всегда берутся со стека данных и туда же возвращаются, поэтому этапы дешифрации команды и сохранения результата совмещаются, соответственно, с чтением команды, и выполнением команды. Команды Форт-процессора не являются элементарными, и могут одновременно задействовать множество регистров и исполнительных устройств.
Формат команды выглядит следующим образом:
Opcode [Literal]
Опкод занимает 1 cell адресного пространства, за которым может следовать литеральное поле, выбираемое на втором такте цикла (команды LIT BRANCH CALL и подобные).
В опкоде не кодируются источники и приемники команд в явном виде, т.к. каждая команда работает с фиксированными, заранее известными регистрами, стеками и исполнительными устройствами, то есть обычно используется 0-операндная модель.
Каждое новое определение (последовательность опкодов, составляющих аналог подпрограммы в других языках программирования) так же является опкодом. Таким образом, набор команд процессора как бы расширяется с каждым новым определением (то есть во время работы количество команд растет). Однако при этом появляется деление на примитивы ( т.е. команды, исполняемые процессором в рамках одного цикла), и высокоуровневые определения, выполнение которых производится за множество тактов.
Вне зависимости от того, на реальном процессоре, либо на ВМ выполняется программа, базовый формат команды остается похожим, на описанный выше вариант.
Вариант WingLion:
, но заманчивая цель (схематически охватить "форт вообще") привела вот к этому рисунку
