P-code机

在计算机科学中，P-code机（）是一种被设计来执行P-code的虚拟机器。P-code是一种被设计来运行在虚拟CPU上的汇编语言，即是我们现代所称Bytecode的前身。P-code机这个词可用于形容所有这类机器（例如Java虚拟机和MATLAB预编译的代码），或者特指最有名的P-code机，来自于Pascal语言，特别是UCSD Pascal实作。
虽然这个概念在1966左右年就已首次实现（于BCPL的O-code与Euler语言的P - a code），但P-code这个词直到70年代初才首次出现。
1973年Nori, Ammann, Jensen, Hageli和Jacobi编写的Pascal-P编译器
和1975年尼克劳斯·维尔特写的Pascal-S编译器是早期的两个生成P-code的编译器。
P-code可以是一种与特定硬体平台无关的中间码，一种虚拟机器码。程式原始码会先被转换成P-code；转换成P-code的程序，之后会由一个软体来进行直译。这个软体可以模拟出一个假想的CPU来读取p-code，之后将p-code转换成实体机器码来执行。但如果有足够的商业利益，可能可以实作做出该规格CPU的硬件实现（例如Pascal MicroEngine和Java处理器）。
UCSD p-Machine.
架构.
如很多其他p-code机一样，UCSD p-Machine是一个堆叠结构机器，这意味着大多数指令从堆栈中获取它们的操作数，并将结果放回堆栈上面。因此，“add”指令将堆栈最顶部的两个元素替换成它们的和。有几条指令就取一个参数。像Pascal一样，p-code是强类型语言，原生支持boolean (b), character (c), integer (i), real (r), set (s)和pointer (a)类型。
一些简单的指令：
 Insn. Stack Stack Description
 before after
 adi i1 i2 i1+i2 add two integers
 adr r1 r2 r1+r2 add two reals
 dvi i1 i2 i1/i2 integer division
 inn i1 s1 b1 set membership; b1 = whether i1 is a member of s1
 ldci i1 i1 load integer constant
 mov a1 a2 move
 not b1 ~b1 boolean negation
环境.
与其他基于堆栈的环境（如Forth和Java虚拟机）不同的是，p-系统非常类似于真正的目标CPU，它只有一个堆栈供过程栈帧（提过返回地址等）和局部指令参数共享。机器的其中三个寄存器指向这个堆栈（向上增加）：
第五个寄存器 PC 指向当前指令的代码区。
调用约定.
栈帧是这样的：
 EP -&gt;
 local stack
 SP -&gt; ...
 locals
 parameters
 return address (previous PC)
 previous EP
 dynamic link (previous MP)
 static link (MP of surrounding procedure)
 MP -&gt; function return value
程序调用序列的工作方式如下：下面指令引入调用
 mst n
其中 "n" 指定嵌套级别的差异（记得Pascal支持过程嵌套）。这个指令会"标记"这个堆栈，即在上述栈帧中保留起始地5个格子，并初始化前面的 EP、动态链接和静态链接。
范例机器.
尼克劳斯·维尔特在他1976年出的书《算法+数据结构=程序》中详述了一个简单的P-code机。这个机器有3个寄存器——一个程序计数器 p，一个基寄存器 b，和一个栈顶寄存器 t。一共有8个指令，其中一个（opr）有多种形式。
这是机器的Pascal代码：
const
 levmax=3;
 amax=2047; 
type 
 fct=(lit,opr,lod,sto,cal,int,jmp,jpc);
 instruction=packed record 
 f:fct;
 l:0..levmax;
 a:0..amax;
 end;
procedure interpret;
 const stacksize = 500;
 var
 function base(l: integer): integer;
 var b1: integer;
 begin
 while l &gt; 0 do begin
 b1 := s[b1];
 l := l - 1
 end;
 base := b1
 end {base};
begin
 writeln(' start pl/0');
 t := 0; b := 1; p := 0;
 s[1] := 0; s[2] := 0; s[3] := 0;
 repeat
 i := code[p]; p := p + 1;
 with i do
 case f of
 lit: begin t := t + 1; s[t] := a end;
 opr: 
 0: 
 t := b - 1; p := s[t + 3]; b := s[t + 2];
 end;
 1: s[t] := -s[t];
 2: begin t := t - 1; s[t] := s[t] + s[t + 1] end;
 3: begin t := t - 1; s[t] := s[t] - s[t + 1] end;
 4: begin t := t - 1; s[t] := s[t] * s[t + 1] end;
 5: begin t := t - 1; s[t] := s[t] div s[t + 1] end;
 6: s[t] := ord(odd(s[t]));
 8: begin t := t - 1; s[t] := ord(s[t] = s[t + 1]) end;
 9: begin t := t - 1; s[t] := ord(s[t] &lt;&gt; s[t + 1]) end;
 10: begin t := t - 1; s[t] := ord(s[t] &lt; s[t + 1]) end;
 11: begin t := t - 1; s[t] := ord(s[t] &gt;= s[t + 1]) end;
 12: begin t := t - 1; s[t] := ord(s[t] &gt; s[t + 1]) end;
 13: begin t := t - 1; s[t] := ord(s[t] &lt;= s[t + 1]) end;
 end;
 lod: begin t := t + 1; s[t] := s[base(l) + a] end;
 sto: begin s[base(l)+a] := s[t]; writeln(s[t]); t := t - 1 end;
 cal: 
 s[t + 1] := base(l); s[t + 2] := b; s[t + 3] := p;
 b := t + 1; p := a
 end;
 int: t := t + a;
 jmp: p := a;
 jpc: begin if s[t] = 0 then p := a; t := t - 1 end
 until p = 1;
 writeln(' end pl/0');
end {interpret};
这个机器是用来运行维尔特的PL/0的，一个为教学开发的Pascal子集编译器。