thumb: add execution of instructions
also arm: fix some instructions Signed-off-by: Amneesh Singh <natto@weirdnatto.in>
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990
tests/cpu/thumb/exec.cc
Normal file
990
tests/cpu/thumb/exec.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,990 @@
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||||
#include "cpu/cpu-fixture.hh"
|
||||
#include "cpu/cpu-impl.hh"
|
||||
#include "cpu/thumb/instruction.hh"
|
||||
#include "util/bits.hh"
|
||||
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||
|
||||
using namespace matar;
|
||||
|
||||
#define TAG "[thumb][execution]"
|
||||
|
||||
using namespace thumb;
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Move Shifted Register", TAG) {
|
||||
InstructionData data = MoveShiftedRegister{
|
||||
.rd = 3, .rs = 5, .offset = 15, .opcode = ShiftType::LSL
|
||||
};
|
||||
MoveShiftedRegister* move = std::get_if<MoveShiftedRegister>(&data);
|
||||
|
||||
SECTION("LSL") {
|
||||
setr(3, 0);
|
||||
setr(5, 6687);
|
||||
// LSL
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 219119616);
|
||||
|
||||
setr(5, 0);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("LSR") {
|
||||
move->opcode = ShiftType::LSR;
|
||||
setr(5, -1827489745);
|
||||
// LSR
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 75301);
|
||||
CHECK(!psr().n());
|
||||
|
||||
setr(5, 4444);
|
||||
// zero flag
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("ASR") {
|
||||
setr(5, -1827489745);
|
||||
move->opcode = ShiftType::ASR;
|
||||
// ASR
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
CHECK(getr(3) == 4294911525);
|
||||
|
||||
setr(5, 500);
|
||||
// zero flag
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Add/Subtract", TAG) {
|
||||
InstructionData data = AddSubtract{ .rd = 5,
|
||||
.rs = 2,
|
||||
.offset = 7,
|
||||
.opcode = AddSubtract::OpCode::ADD,
|
||||
.imm = false };
|
||||
AddSubtract* add = std::get_if<AddSubtract>(&data);
|
||||
setr(2, 378427891);
|
||||
setr(7, -666666);
|
||||
|
||||
SECTION("ADD") {
|
||||
// register
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 377761225);
|
||||
|
||||
add->imm = true;
|
||||
setr(2, (1u << 31) - 1);
|
||||
// immediate and overflow
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 2147483654);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
|
||||
setr(2, -7);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
add->imm = true;
|
||||
|
||||
SECTION("SUB") {
|
||||
add->opcode = AddSubtract::OpCode::SUB;
|
||||
setr(2, -((1u << 31) - 1));
|
||||
add->offset = 4;
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 2147483645);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
|
||||
setr(2, ~0u);
|
||||
add->offset = -4;
|
||||
// carry
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 3);
|
||||
CHECK(psr().c());
|
||||
|
||||
setr(2, 0);
|
||||
add->offset = 0;
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
|
||||
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Move/Compare/Add/Subtract Immediate", TAG) {
|
||||
InstructionData data = MovCmpAddSubImmediate{
|
||||
.offset = 251, .rd = 5, .opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::MOV
|
||||
};
|
||||
MovCmpAddSubImmediate* move = std::get_if<MovCmpAddSubImmediate>(&data);
|
||||
|
||||
SECTION("MOV") {
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 251);
|
||||
|
||||
move->offset = 0;
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("CMP") {
|
||||
setr(5, 251);
|
||||
move->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::CMP;
|
||||
CHECK(!psr().z());
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 251);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
|
||||
// overflow
|
||||
setr(5, -((1u << 31) - 1));
|
||||
CHECK(!psr().v());
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 2147483649);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("ADD") {
|
||||
move->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::ADD;
|
||||
setr(5, (1u << 31) - 1);
|
||||
// immediate and overflow
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 2147483898);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
|
||||
setr(5, -251);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("SUB") {
|
||||
// same as CMP but loaded
|
||||
setr(5, 251);
|
||||
move->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::SUB;
|
||||
CHECK(!psr().z());
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
|
||||
// overflow
|
||||
setr(5, -((1u << 31) - 1));
|
||||
CHECK(!psr().v());
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 2147483398);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "ALU Operations", TAG) {
|
||||
InstructionData data =
|
||||
AluOperations{ .rd = 1, .rs = 3, .opcode = AluOperations::OpCode::AND };
|
||||
AluOperations* alu = std::get_if<AluOperations>(&data);
|
||||
|
||||
setr(1, 328940001);
|
||||
setr(3, -991);
|
||||
|
||||
SECTION("AND") {
|
||||
// 328940001 & -991
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 328939553);
|
||||
CHECK(!psr().n());
|
||||
|
||||
setr(3, 0);
|
||||
CHECK(!psr().z());
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("EOR") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::EOR;
|
||||
// 328940001 ^ -991
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 3966027200);
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
|
||||
setr(3, 3966027200);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
CHECK(!psr().n());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("LSL") {
|
||||
setr(3, 3);
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::LSL;
|
||||
// 328940001 << 3
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 2631520008);
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
|
||||
setr(1, 0);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("LSR") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::LSR;
|
||||
setr(3, 991);
|
||||
// 328940001 >> 991
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
|
||||
setr(1, -83885328);
|
||||
setr(3, 5);
|
||||
// -83885328 >> 5
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 131596311);
|
||||
CHECK(!psr().z());
|
||||
CHECK(!psr().n());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("ASR") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::ASR;
|
||||
setr(3, 991);
|
||||
// 328940001 >> 991
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
|
||||
setr(1, -83885328);
|
||||
setr(3, 5);
|
||||
// -83885328 >> 5
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 4292345879);
|
||||
CHECK(!psr().z());
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("ADC") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::ADC;
|
||||
setr(3, (1u << 31) - 1);
|
||||
Psr cpsr = psr();
|
||||
cpsr.set_c(true);
|
||||
set_psr(cpsr);
|
||||
// 2147483647 + 328940001 + 1
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 2476423649);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
CHECK(!psr().c());
|
||||
|
||||
setr(3, -328940001);
|
||||
setr(1, 328940001);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("SBC") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::SBC;
|
||||
setr(3, -((1u << 31) - 1));
|
||||
|
||||
Psr cpsr = psr();
|
||||
cpsr.set_c(false);
|
||||
set_psr(cpsr);
|
||||
|
||||
// 328940001 - -2147483647 - 1
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 2476423647);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
CHECK(!psr().c());
|
||||
|
||||
setr(1, -34892);
|
||||
setr(3, -34893);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("ROR") {
|
||||
setr(3, 993);
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::ROR;
|
||||
// 328940001 ROR 993
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 2311953648);
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
CHECK(psr().c());
|
||||
|
||||
setr(1, 0);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("TST") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::TST;
|
||||
// 328940001 & -991
|
||||
exec(data);
|
||||
// no change
|
||||
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||
|
||||
setr(3, 0);
|
||||
CHECK(!psr().z());
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("NEG") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::NEG;
|
||||
// -(-991)
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 991);
|
||||
|
||||
setr(3, 0);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("CMP") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::CMP;
|
||||
setr(3, -((1u << 31) - 1));
|
||||
// 328940001 - -2147483647
|
||||
exec(data);
|
||||
// no change
|
||||
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
CHECK(!psr().c());
|
||||
|
||||
setr(1, -34892);
|
||||
setr(3, -34892);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
// no change (-34892)
|
||||
CHECK(getr(1) == 4294932404);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("CMN") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::CMN;
|
||||
setr(3, (1u << 31) - 1);
|
||||
// 2147483647 + 328940001
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||
CHECK(psr().v());
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
CHECK(!psr().c());
|
||||
|
||||
setr(3, -328940001);
|
||||
setr(1, 328940001);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("ORR") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::ORR;
|
||||
// 328940001 | -991
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 4294966753);
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
|
||||
setr(1, 0);
|
||||
setr(3, 0);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("MUL") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::MUL;
|
||||
// 328940001 * -991 (lower 32 bits) (-325979540991 & 0xFFFFFFFF)
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 437973505);
|
||||
|
||||
setr(3, 0);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("BIC") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::BIC;
|
||||
// 328940001 & ~ -991
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 448);
|
||||
CHECK(!psr().n());
|
||||
|
||||
setr(3, ~0u);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("MVN") {
|
||||
alu->opcode = AluOperations::OpCode::MVN;
|
||||
//~ -991
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 990);
|
||||
CHECK(!psr().n());
|
||||
|
||||
setr(3, 24358);
|
||||
// negative
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 4294942937);
|
||||
CHECK(psr().n());
|
||||
|
||||
setr(3, ~0u);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Hi Register Operations/Branch Exchange", TAG) {
|
||||
InstructionData data = HiRegisterOperations{
|
||||
.rd = 5, .rs = 15, .opcode = HiRegisterOperations::OpCode::ADD
|
||||
};
|
||||
HiRegisterOperations* hi = std::get_if<HiRegisterOperations>(&data);
|
||||
|
||||
setr(15, 3452948950);
|
||||
setr(5, 958656720);
|
||||
|
||||
SECTION("ADD") {
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(5) == 116638374);
|
||||
|
||||
// hi + hi
|
||||
hi->rd = 14;
|
||||
hi->rs = 15;
|
||||
setr(14, 42589);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(14) == 3452991539);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("CMP") {
|
||||
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::CMP;
|
||||
exec(data);
|
||||
|
||||
// no change
|
||||
CHECK(getr(5) == 958656720);
|
||||
CHECK(!psr().n());
|
||||
CHECK(!psr().c());
|
||||
CHECK(!psr().v());
|
||||
CHECK(!psr().z());
|
||||
|
||||
setr(15, 958656720);
|
||||
// zero
|
||||
exec(data);
|
||||
// no change
|
||||
CHECK(getr(5) == 958656720);
|
||||
CHECK(psr().z());
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("MOV") {
|
||||
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::MOV;
|
||||
exec(data);
|
||||
|
||||
CHECK(getr(5) == 3452948950);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("BX") {
|
||||
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::BX;
|
||||
hi->rs = 10;
|
||||
|
||||
SECTION("Arm") {
|
||||
setr(10, 2189988);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 2189988);
|
||||
// switched to arm
|
||||
CHECK(psr().state() == State::Arm);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("Thumb") {
|
||||
setr(10, 2189989);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 2189988);
|
||||
|
||||
// switched to thumb
|
||||
CHECK(psr().state() == State::Thumb);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "PC Relative Load", TAG) {
|
||||
InstructionData data = PcRelativeLoad{ .word = 380, .rd = 0 };
|
||||
|
||||
setr(15, 13804);
|
||||
// 13804 + 380
|
||||
bus.write_word(14184, 489753492);
|
||||
|
||||
CHECK(getr(0) == 0);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(0) == 489753492);
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load/Store with Register Offset", TAG) {
|
||||
InstructionData data = LoadStoreRegisterOffset{
|
||||
.rd = 3, .rb = 0, .ro = 7, .byte = false, .load = false
|
||||
};
|
||||
LoadStoreRegisterOffset* load = std::get_if<LoadStoreRegisterOffset>(&data);
|
||||
|
||||
setr(7, 9910);
|
||||
setr(0, 1034);
|
||||
setr(3, 389524259);
|
||||
|
||||
SECTION("store") {
|
||||
// 9910 + 1034
|
||||
CHECK(bus.read_word(10944) == 0);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(bus.read_word(10944) == 389524259);
|
||||
|
||||
// byte
|
||||
load->byte = true;
|
||||
bus.write_word(10944, 0);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(bus.read_word(10944) == 35);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("load") {
|
||||
load->load = true;
|
||||
bus.write_word(10944, 11123489);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 11123489);
|
||||
|
||||
// byte
|
||||
load->byte = true;
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 33);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load/Store Sign Extended Byte/Halfword", TAG) {
|
||||
InstructionData data = LoadStoreSignExtendedHalfword{
|
||||
.rd = 3, .rb = 0, .ro = 7, .s = false, .h = false
|
||||
};
|
||||
LoadStoreSignExtendedHalfword* load =
|
||||
std::get_if<LoadStoreSignExtendedHalfword>(&data);
|
||||
|
||||
setr(7, 9910);
|
||||
setr(0, 1034);
|
||||
setr(3, 389524259);
|
||||
|
||||
SECTION("SH = 00") {
|
||||
// 9910 + 1034
|
||||
CHECK(bus.read_word(10944) == 0);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(bus.read_word(10944) == 43811);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("SH = 01") {
|
||||
load->h = true;
|
||||
bus.write_word(10944, 11123489);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 47905);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("SH = 10") {
|
||||
load->s = true;
|
||||
bus.write_word(10944, 34521594);
|
||||
exec(data);
|
||||
// sign extended 250 byte (0xFA)
|
||||
CHECK(getr(3) == 4294967290);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("SH = 11") {
|
||||
load->s = true;
|
||||
load->h = true;
|
||||
bus.write_word(10944, 11123489);
|
||||
// sign extended 47905 halfword (0xBB21)
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 4294949665);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load/Store with Immediate Offset", TAG) {
|
||||
InstructionData data = LoadStoreImmediateOffset{
|
||||
.rd = 3, .rb = 0, .offset = 110, .load = false, .byte = false
|
||||
};
|
||||
LoadStoreImmediateOffset* load =
|
||||
std::get_if<LoadStoreImmediateOffset>(&data);
|
||||
|
||||
setr(0, 1034);
|
||||
setr(3, 389524259);
|
||||
|
||||
SECTION("store") {
|
||||
// 110 + 1034
|
||||
CHECK(bus.read_word(1144) == 0);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(bus.read_word(1144) == 389524259);
|
||||
|
||||
// byte
|
||||
load->byte = true;
|
||||
bus.write_word(1144, 0);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(bus.read_word(1144) == 35);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("load") {
|
||||
load->load = true;
|
||||
bus.write_word(1144, 11123489);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 11123489);
|
||||
|
||||
// byte
|
||||
load->byte = true;
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 33);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load/Store Halfword", TAG) {
|
||||
InstructionData data =
|
||||
LoadStoreHalfword{ .rd = 3, .rb = 0, .offset = 110, .load = false };
|
||||
LoadStoreHalfword* load = std::get_if<LoadStoreHalfword>(&data);
|
||||
|
||||
setr(0, 1034);
|
||||
setr(3, 389524259);
|
||||
|
||||
SECTION("store") {
|
||||
// 110 + 1034
|
||||
CHECK(bus.read_word(1144) == 0);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(bus.read_word(1144) == 43811);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("load") {
|
||||
load->load = true;
|
||||
bus.write_word(1144, 11123489);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(3) == 47905);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "SP Relative Load", TAG) {
|
||||
InstructionData data =
|
||||
SpRelativeLoad{ .word = 808, .rd = 1, .load = false };
|
||||
SpRelativeLoad* load = std::get_if<SpRelativeLoad>(&data);
|
||||
|
||||
setr(1, 2349505744);
|
||||
// sp
|
||||
setr(13, 336);
|
||||
|
||||
SECTION("store") {
|
||||
// 110 + 1034
|
||||
CHECK(bus.read_word(1144) == 0);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(bus.read_word(1144) == 2349505744);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("load") {
|
||||
load->load = true;
|
||||
bus.write_word(1144, 11123489);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 11123489);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load Address", TAG) {
|
||||
InstructionData data = LoadAddress{ .word = 808, .rd = 1, .sp = false };
|
||||
LoadAddress* load = std::get_if<LoadAddress>(&data);
|
||||
|
||||
// pc
|
||||
setr(15, 336485);
|
||||
// sp
|
||||
setr(13, 69879977);
|
||||
|
||||
SECTION("PC") {
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 337293);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("SP") {
|
||||
load->sp = true;
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(1) == 69880785);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Add Offset to Stack Pointer", TAG) {
|
||||
InstructionData data = AddOffsetStackPointer{ .word = 473 };
|
||||
AddOffsetStackPointer* add = std::get_if<AddOffsetStackPointer>(&data);
|
||||
|
||||
// sp
|
||||
setr(13, 69879977);
|
||||
|
||||
SECTION("positive") {
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(13) == 69880450);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("negative") {
|
||||
add->word = -473;
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(13) == 69879504);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Push/Pop Registers", TAG) {
|
||||
InstructionData data =
|
||||
PushPopRegister{ .regs = 0b11010011, .pclr = false, .load = false };
|
||||
PushPopRegister* push = std::get_if<PushPopRegister>(&data);
|
||||
// registers = 0, 1, 4, 6, 7
|
||||
|
||||
SECTION("push (store)") {
|
||||
|
||||
// populate registers
|
||||
setr(0, 237164);
|
||||
setr(1, 679785111);
|
||||
setr(4, 905895898);
|
||||
setr(6, 131313333);
|
||||
setr(7, 131);
|
||||
|
||||
auto checker = [this]() {
|
||||
// address
|
||||
CHECK(bus.read_word(5548) == 237164);
|
||||
CHECK(bus.read_word(5552) == 679785111);
|
||||
CHECK(bus.read_word(5556) == 905895898);
|
||||
CHECK(bus.read_word(5560) == 131313333);
|
||||
CHECK(bus.read_word(5564) == 131);
|
||||
};
|
||||
|
||||
// set stack pointer to top of stack
|
||||
setr(13, 5568);
|
||||
|
||||
SECTION("without LR") {
|
||||
exec(data);
|
||||
checker();
|
||||
CHECK(getr(13) == 5548);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("with LR") {
|
||||
push->pclr = true;
|
||||
// populate lr
|
||||
setr(14, 999304);
|
||||
// add another word on stack (5568 + 4)
|
||||
setr(13, 5572);
|
||||
exec(data);
|
||||
|
||||
CHECK(bus.read_word(5568) == 999304);
|
||||
checker();
|
||||
CHECK(getr(13) == 5548);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("pop (load)") {
|
||||
push->load = true;
|
||||
|
||||
// populate memory
|
||||
bus.write_word(5548, 237164);
|
||||
bus.write_word(5552, 679785111);
|
||||
bus.write_word(5556, 905895898);
|
||||
bus.write_word(5560, 131313333);
|
||||
bus.write_word(5564, 131);
|
||||
|
||||
auto checker = [this]() {
|
||||
CHECK(getr(0) == 237164);
|
||||
CHECK(getr(1) == 679785111);
|
||||
CHECK(getr(2) == 0);
|
||||
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||
CHECK(getr(4) == 905895898);
|
||||
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||
CHECK(getr(6) == 131313333);
|
||||
CHECK(getr(7) == 131);
|
||||
|
||||
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
|
||||
setr(i, 0);
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
// set stack pointer to bottom of stack
|
||||
setr(13, 5548);
|
||||
|
||||
SECTION("without SP") {
|
||||
exec(data);
|
||||
checker();
|
||||
CHECK(getr(13) == 5568);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("with SP") {
|
||||
push->pclr = true;
|
||||
// populate next address
|
||||
bus.write_word(5568, 93333912);
|
||||
exec(data);
|
||||
|
||||
CHECK(getr(15) == 93333912);
|
||||
checker();
|
||||
CHECK(getr(13) == 5572);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Multiple Load/Store", TAG) {
|
||||
InstructionData data =
|
||||
MultipleLoad{ .regs = 0b11010101, .rb = 2, .load = false };
|
||||
MultipleLoad* push = std::get_if<MultipleLoad>(&data);
|
||||
// registers = 0, 1, 4, 6, 7
|
||||
|
||||
SECTION("push (store)") {
|
||||
|
||||
// populate registers
|
||||
setr(0, 237164);
|
||||
setr(4, 905895898);
|
||||
setr(6, 131313333);
|
||||
setr(7, 131);
|
||||
|
||||
// set R2 (base) to top of stack
|
||||
setr(2, 5568);
|
||||
|
||||
exec(data);
|
||||
|
||||
CHECK(bus.read_word(5548) == 237164);
|
||||
CHECK(bus.read_word(5552) == 5568);
|
||||
CHECK(bus.read_word(5556) == 905895898);
|
||||
CHECK(bus.read_word(5560) == 131313333);
|
||||
CHECK(bus.read_word(5564) == 131);
|
||||
// write back
|
||||
CHECK(getr(2) == 5548);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("pop (load)") {
|
||||
push->load = true;
|
||||
|
||||
// populate memory
|
||||
bus.write_word(5548, 237164);
|
||||
bus.write_word(5552, 679785111);
|
||||
bus.write_word(5556, 905895898);
|
||||
bus.write_word(5560, 131313333);
|
||||
bus.write_word(5564, 131);
|
||||
|
||||
// base
|
||||
setr(2, 5548);
|
||||
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(0) == 237164);
|
||||
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||
CHECK(getr(2) == 5568); // write back
|
||||
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||
CHECK(getr(4) == 905895898);
|
||||
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||
CHECK(getr(6) == 131313333);
|
||||
CHECK(getr(7) == 131);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Conditional Branch", TAG) {
|
||||
InstructionData data =
|
||||
ConditionalBranch{ .offset = -192, .condition = Condition::EQ };
|
||||
ConditionalBranch* branch = std::get_if<ConditionalBranch>(&data);
|
||||
|
||||
setr(15, 4589344);
|
||||
|
||||
SECTION("z") {
|
||||
Psr cpsr = psr();
|
||||
// condition is false
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4589344);
|
||||
|
||||
cpsr.set_z(true);
|
||||
set_psr(cpsr);
|
||||
// condition is true
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4589152);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("c") {
|
||||
branch->condition = Condition::CS;
|
||||
Psr cpsr = psr();
|
||||
// condition is false
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4589344);
|
||||
|
||||
cpsr.set_c(true);
|
||||
set_psr(cpsr);
|
||||
// condition is true
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4589152);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("n") {
|
||||
branch->condition = Condition::MI;
|
||||
Psr cpsr = psr();
|
||||
// condition is false
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4589344);
|
||||
|
||||
cpsr.set_n(true);
|
||||
set_psr(cpsr);
|
||||
// condition is true
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4589152);
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("v") {
|
||||
branch->condition = Condition::VS;
|
||||
Psr cpsr = psr();
|
||||
// condition is false
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4589344);
|
||||
|
||||
cpsr.set_v(true);
|
||||
set_psr(cpsr);
|
||||
// condition is true
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4589152);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Software Interrupt", TAG) {
|
||||
InstructionData data = SoftwareInterrupt{ .vector = 33 };
|
||||
|
||||
setr(15, 4492);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(psr().raw() == psr(true).raw());
|
||||
CHECK(getr(14) == 4490);
|
||||
CHECK(getr(15) == 33);
|
||||
CHECK(psr().state() == State::Arm);
|
||||
CHECK(psr().mode() == Mode::Supervisor);
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Unconditional Branch", TAG) {
|
||||
InstructionData data = UnconditionalBranch{ .offset = -920 };
|
||||
|
||||
setr(15, 4589344);
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(15) == 4588424);
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Long Branch With Link", TAG) {
|
||||
InstructionData data = LongBranchWithLink{ .offset = 3262, .high = false };
|
||||
LongBranchWithLink* branch = std::get_if<LongBranchWithLink>(&data);
|
||||
|
||||
// high
|
||||
setr(15, 4589344);
|
||||
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(14) == 2881312);
|
||||
|
||||
// low
|
||||
branch->high = true;
|
||||
exec(data);
|
||||
CHECK(getr(14) == 4589343);
|
||||
CHECK(getr(15) == 2884574);
|
||||
}
|
||||
@@ -178,11 +178,12 @@ TEST_CASE("PC Relative Load", TAG) {
|
||||
PcRelativeLoad* ldr = nullptr;
|
||||
|
||||
REQUIRE((ldr = std::get_if<PcRelativeLoad>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(ldr->word == 230);
|
||||
// 230 << 2
|
||||
CHECK(ldr->word == 920);
|
||||
CHECK(ldr->rd == 2);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R2,[PC,#230]");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R2,[PC,#920]");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -247,21 +248,32 @@ TEST_CASE("Load/Store with Immediate Offset", TAG) {
|
||||
REQUIRE((ldr = std::get_if<LoadStoreImmediateOffset>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(ldr->rd == 5);
|
||||
CHECK(ldr->rb == 3);
|
||||
CHECK(ldr->offset == 22);
|
||||
// 22 << 4 when byte == false
|
||||
CHECK(ldr->offset == 88);
|
||||
CHECK(ldr->byte == false);
|
||||
CHECK(ldr->load == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R5,[R3,#22]");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R5,[R3,#88]");
|
||||
|
||||
ldr->byte = true;
|
||||
ldr->load = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R5,[R3,#88]");
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
// byte
|
||||
raw = 0b0111010110011101;
|
||||
instruction = Instruction(raw);
|
||||
|
||||
INFO(instruction.data.index());
|
||||
REQUIRE((ldr = std::get_if<LoadStoreImmediateOffset>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(ldr->byte == true);
|
||||
CHECK(ldr->offset == 22);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRB R5,[R3,#22]");
|
||||
|
||||
ldr->load = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R5,[R3,#22]");
|
||||
|
||||
ldr->byte = false;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R5,[R3,#22]");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -273,14 +285,15 @@ TEST_CASE("Load/Store Halfword", TAG) {
|
||||
REQUIRE((ldr = std::get_if<LoadStoreHalfword>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(ldr->rd == 5);
|
||||
CHECK(ldr->rb == 3);
|
||||
CHECK(ldr->offset == 26);
|
||||
// 26 << 1
|
||||
CHECK(ldr->offset == 52);
|
||||
CHECK(ldr->load == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRH R5,[R3,#26]");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRH R5,[R3,#52]");
|
||||
|
||||
ldr->load = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRH R5,[R3,#26]");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRH R5,[R3,#52]");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -291,14 +304,15 @@ TEST_CASE("SP-Relative Load/Store", TAG) {
|
||||
|
||||
REQUIRE((ldr = std::get_if<SpRelativeLoad>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(ldr->rd == 4);
|
||||
CHECK(ldr->word == 157);
|
||||
// 157 << 2
|
||||
CHECK(ldr->word == 628);
|
||||
CHECK(ldr->load == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R4,[SP,#157]");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R4,[SP,#628]");
|
||||
|
||||
ldr->load = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R4,[SP,#157]");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R4,[SP,#628]");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -308,15 +322,16 @@ TEST_CASE("Load Adress", TAG) {
|
||||
LoadAddress* add = nullptr;
|
||||
|
||||
REQUIRE((add = std::get_if<LoadAddress>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(add->word == 143);
|
||||
// 143 << 2
|
||||
CHECK(add->word == 572);
|
||||
CHECK(add->rd == 1);
|
||||
CHECK(add->sp == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R1,PC,#143");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R1,PC,#572");
|
||||
|
||||
add->sp = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R1,SP,#143");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R1,SP,#572");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -326,14 +341,21 @@ TEST_CASE("Add Offset to Stack Pointer", TAG) {
|
||||
AddOffsetStackPointer* add = nullptr;
|
||||
|
||||
REQUIRE((add = std::get_if<AddOffsetStackPointer>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(add->word == 37);
|
||||
CHECK(add->sign == false);
|
||||
// 37 << 2
|
||||
CHECK(add->word == 148);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD SP,#+37");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD SP,#148");
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
add->sign = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD SP,#-37");
|
||||
raw = 0b1011000010100101;
|
||||
instruction = Instruction(raw);
|
||||
|
||||
REQUIRE((add = std::get_if<AddOffsetStackPointer>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(add->word == -148);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD SP,#-148");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -380,17 +402,18 @@ TEST_CASE("Multiple Load/Store", TAG) {
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Conditional Branch", TAG) {
|
||||
uint16_t raw = 0b1101100101110100;
|
||||
uint16_t raw = 0b1101100110110100;
|
||||
Instruction instruction(raw);
|
||||
ConditionalBranch* b = nullptr;
|
||||
|
||||
REQUIRE((b = std::get_if<ConditionalBranch>(&instruction.data)));
|
||||
// 116 << 2
|
||||
CHECK(b->offset == 232);
|
||||
// (-76 << 1)
|
||||
CHECK(b->offset == -152);
|
||||
CHECK(b->condition == Condition::LS);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BLS 232");
|
||||
// (-76 << 1) + PC (0) + 4
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BLS #-148");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -402,7 +425,7 @@ TEST_CASE("SoftwareInterrupt") {
|
||||
REQUIRE((swi = std::get_if<SoftwareInterrupt>(&instruction.data)));
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SWI");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SWI 51");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -412,11 +435,12 @@ TEST_CASE("Unconditional Branch") {
|
||||
UnconditionalBranch* b = nullptr;
|
||||
|
||||
REQUIRE((b = std::get_if<UnconditionalBranch>(&instruction.data)));
|
||||
// 1843 << 2
|
||||
REQUIRE(b->offset == 3686);
|
||||
// (2147483443 << 1)
|
||||
REQUIRE(b->offset == -410);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "B 3686");
|
||||
// (2147483443 << 1) + PC(0) + 4
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "B #-406");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -431,10 +455,10 @@ TEST_CASE("Long Branch with link") {
|
||||
CHECK(bl->high == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BL 2520");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BL #2520");
|
||||
|
||||
bl->high = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BLH 2520");
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BLH #2520");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -1,3 +1,4 @@
|
||||
tests_sources += files(
|
||||
'instruction.cc'
|
||||
'instruction.cc',
|
||||
'exec.cc'
|
||||
)
|
||||
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