2016CCF-CCSP竞赛：第1题-虚拟机设计（共3题）

2016CCF-CCSP竞赛：第1题-虚拟机设计（共3题）

题目概览：

• 定义一种类似于汇编的语言X，只有8种基本指令。

• Part1：用高级语言编写虚拟机，模拟运行X语言代码。（105分）

• Part2：编写X语言代码，在虚拟机上完成三个简单的任务。（45分）

Part1：

• 内存

    16位虚拟机，内存地址从0000到FFFF。
    规定其中[3000,B000)是数据段，可以读写。
    小端存储

• 寄存器

    四个16位寄存器AX，BX，CX，DX

• 数据
  

    所处理的数据均为16位无符号整数

Part1 - 操作数:

• 立即数

    16位无符号整数，在指令中以4位十六进制数的形式出现。

• 寄存器
  

    AX，BX，CX，DX

• 内存
  

    立即数直接寻址：T0C20
    寄存器间接寻址：TAX

Part1 - 八种指令：

• RUN  标识程序的开始
• STOP 标识程序正常结束
• ECHO A 将操作数A中的值输出
• ADD A B A+=B，溢出直接忽略，A不能是立即数
• INC A A+=1，溢出直接忽略，A不能是立即数
• MOV A B A=B，A不能是立即数
• CMP和JMP类指令

Part1 - 跳转类指令：

• CMP A B 

    本题只涉及加法，未考察减法操作，故单独设立一个CMP指令，比较操作数A和B中的值的大小关系，仅用做条件跳转的依据。

• 无条件跳转 JMP X

• 条件跳转  J?? X
  

    JL，JG，JE，JNL，JNG，JNE

• 操作数X中的值为跳转目的指令的行号

Part1 - 指令格式要求：

• 每行一条指令，指令内部不同部分之间仅用一个空格进行分隔，不允许有多余空格。

• 第一行指令是RUN，最后一行指令是STOP，程序中不允许有其它的RUN和STOP。

• 指令中所有的字母均为大写。

• 出于对时钟周期的考量，一条指令中不能同时存在两个内存操作数。

Part1 - 异常情况：

• 虽然Part1给出的程序均满足格式要求，但运行时仍会遇到以下四种异常情况。

• 存取非法  只能读写数据段

• 耗时过长  最多执行100万条次指令

• 跳转错误  只能跳转到2~N行

• CMP缺失  条件跳转前没有CMP

Part1 - 异常情况：

• 耗时过长是在指令执行结束后判断

• 同一条指令执行时可能涉及多种错误

    条件跳转 JG T0000

• 根据内在逻辑关系，定义优先级如下：

    CMP缺失 > 存取非法 > 跳转错误

Part1：

• 输入

    8种指令编写的一段程序，不超过100行。

• 输出

    每个顺利执行的ECHO语句输出一行，4位十六进制整数，字母大写。
    如果程序异常退出，再输出一行提示信息
    存取非法：ACCESS_VIOLATION
    耗时过长：TLE
    跳转错误：RUNTIME_ERROR
    CMP缺失：CMP_MISSING

Part1 - 测试用例：

• 总共15组测试用例，105分平均分配。
• 1~5组数据：不涉及内存操作，不涉及跳转操作。
• 6~10组数据：涉及内存操作，不涉及跳转操作。
• 11~15组数据：两种操作均有。

Part1 - 测试用例：

• 1~5：均能正常结束。
• 6~10：全部会触发ACCESS_VIOLATION，其中9、10涉及访问AFFF。
• 11：CMP缺失
• 12、13：耗时过长
• 14：跳转错误
• 15：正常结束

Part2：

• 用这8种指令编写程序，在虚拟机上完成三个子任务。
• Special Judge：
  

    代码40行以内
    无格式错误
    STOP正常结束
    结果正确

• 无需读入数据，已经内置于内存和寄存器中
• 通过ECHO指令将答案输出
• 所有的数据默认为16位无符号整数

Part2：

• Sample Task

    已知A和B，输出A和B的较小值

• TaskA

    输出A1……AN的最大值

• TaskB

    输出A1……AN的不同的值的个数，<=5*10^3

• TaskC

    输出组合数C(N,M)%65536的结果，<=2*10^2

(本文根据官方提供的PPT改版)