Как сделать форт-процессор 2022

Total Vacuum

Про циклы
Имеется 2 системы команд (с поддержкой аппаратных циклов и без):

Код:

while repeat do loop word jz call ret @ ! swap pick nand - mla rshift
xxxxx xxxxxx xx xxxx word jz call ret @ ! swap pick nand - mla rshift

3d-бродилка на варианте с традиционными программными циклами через jz выдает 56fps, а в варианте с аппаратными циклами выходит 78fps, т.е. быстрее в 1.4 раза.
То же самое, но литералы/jz/call за такт: 190 vs 237 fps, прирост в 1.25 раз.
При этом чем короче тело цикла, тем больше прирост скорости.
Накладные расходы на программную реализацию do-loop составляют 12-18 тактов на итерацию, а в варианте с аппаратными циклами - 1 такт на итерацию.
Забавно, что кроме прироста скорости получаем и уменьшение размера кода, что в свою очередь потенциально может приводить к дополнительному приросту скорости

Посему аппаратным циклам в новом процессоре с 6-битными командами быть

Про длинное машинное слово
Сейчас для упреждающего чтения команд в блоке always @ (negedge c) используется длинное и жуткое

Код:

cmd = {code[pc+7],code[pc+6],code[pc+5],code[pc+4],code[pc+3],code[pc+2],code[pc+1],code[pc]};

Оно мало того, что жутко выглядит, так еще и ресурсы ПЛИС активно поджирает: по 1 блоку BRAM для каждой пары прочитанных команд, потребление других ресурсов также заметно растет.
Появилась мысль сделать сразу длинное командное слово, например, 16 или 32 битное (сами команды как и прежде остаются 4-битными). И читать (при необходимости) за раз по 2 таких слова. Адрес слова будет определяться через pc>>3 (для 32-битных слов), а положение текущей команды в прочитанном машинном слове - через отстаток от деления pc на 8. Пока не проверял, но есть подозрения, что расхода (дополнительного) BRAM не будет, а потребление других ресурсов уменьшится.

KPG

Total Vacuum писал(а):

Отставание от ARM всего в 1.17 раз на упрощенном тесте.

Кстатати, уже вижу пару-тройку мест, где есть возможность ускорить прошивки и под боевой процессор, и под суррогатный. Но уже лень пересчитывать, может позже при случае

Отличные показательные цифры в бенче достигнуты

P.S. А, для симуляции по такому принципу "AVR" придётся делать 32-а быстрых регистра в памяти,
а для PIC - 256?
Кстати, интересно, а команды перехода по флагу переноса не рассматривались для включения в список команд.
(т.к. в обычных контроллерах обычно есть сдвиги через флаг переноса, а в AVR ещё и отдельный флаг T, кроме знакового)

Total Vacuum писал(а):

Посему аппаратным циклам в новом процессоре с 6-битными командами быть

И команде For?

6-ть бит, как понимаю, тоже некоторый компромис?

Total Vacuum

KPG писал(а):

Отличные показательные цифры в бенче достигнуты

Это не предел, будет лучше

KPG писал(а):

А, для симуляции по такому принципу "AVR" придётся делать 32-а быстрых регистра в памяти,
а для PIC - 256?

Не обязательно. Кеширование делалось лишь для скорости, чтобы можно было за такт прочитать-изменить-записать обратно. При желании и 256 первых адресов прекрасно закешируются.

KPG писал(а):

Кстати, интересно, а команды перехода по флагу переноса не рассматривались для включения в список команд.
(т.к. в обычных контроллерах обычно есть сдвиги через флаг переноса, а в AVR ещё и отдельный флаг T, кроме знакового)

Пока только jz/jnz в почете, Но можно, наверное, придумать команду cmp, которая будет возвращать результат сравнения всевозможными способами двух операндов, каждый бит результата будет соответствовать какому-нибудь флагу, дальше побитовая маска и jz/jnz. Если ничего не путаю, нечто подобное в RISC-V сделано.

KPG писал(а):

И команде For?

Хотя цикл со счетчиком и называется цикл do-loop (так исторически сложилось), но по смыслу он ближе к for-next, впрочем не один в один. Например,

Код:

4 do dup . loop \ печатает 3 2 1 0

Т.е. у меня это цикл с автодекрементом до 0, но счетчик лежит на вершине стека данных.
while-repeat, кстати, тоже не точная копия фортовского.

KPG писал(а):

6-ть бит, как понимаю, тоже некоторый компромис?

Там смысл в том, что в тех ПЛИС, которые у меня есть (Spartan-3 и Gowin), BRAM состоит из 18-битных ячеек, т.е. можно утрамбовать по 3 команды в ячейку. А если команды 4-битные, то трамбуется 4 команды, т.е. 16 бит, а 2 бита остаются неиспользуемыми. Ну а кроме того 6-битная команда позволяет утрамбовать туда весь uf \ micro forth \

KPG

Total Vacuum писал(а):

Ну а кроме того 6-битная команда позволяет утрамбовать туда весь uf \ micro forth \

Тут ещё для размышления можно глянуть на эзотерческий стековый язык GolfScript

(может что то в его дизайне понравится)

P.S. Немного решённых на нём задач https://rosettacode.org/wiki/Category:Golfscript

Бывает используется и для составления решений на https://codegolf.stackexchange.com/

KPG

Не Форт процессор, но авторский проект 16-ти битного процессора на минимальном количестве дискретных TTL микросхем (8-ми)
(при использовании 1-го битного ALU и последовательной памяти для их минимального количества)

Проектируем самодельный 16-битный CPU в 2023 году

Цитата:

Для создания 16-битного последовательного CPU нужно всего 8 интегральных схем, включая память и тактовый генератор. Он имеет 128 КБ SRAM, 768 КБ FLASH и его можно разгонять до 10 МГц. Он содержит только 1-битное АЛУ, однако большинство из его 52 команд работает с 16-битными значениями (последовательно). На своей максимальной скорости он исполняет примерно 12 тысяч команд в секунду (0,012 MIPS) и, среди прочего, способен выполнять потоковую передачу видео на ЖК-дисплей на основе PCD8544 (Nokia 5110) с частотой примерно 10 FPS.

P.S. Интересно, что микросхемы последовательной флэш памяти за 100МГц
Например 25q32 но утилизироать их скоростные возможности,
вероятно можно только с FPGA и/или где к ним сделана аппаратная поддержка Quad-SPI (QSPI)

Использованная в проекте выше W25Q80 тоже похоже с такими характеристиками (6нс - максимальное время доступа)

Последовательная SRAM память 23LC512 (в проекте 2-е микросхемы)

А, здесь BIT SERIAL CPU and TOOL-CHAINна FPGA с Форт.

KPG

Total Vacuum писал(а):

Это не предел, будет лучше

Стандартный Cи тест Coremark
(для Forth тоже был перенесён и были измерения в местном топике Бенчмарка Форт систем)

P.S. Таблица на сайте измерения для разных кристалов https://www.eembc.org/coremark/scores.php
Когда то в этом Бенче были и данные по стековому процессору PSC1000 Ignite.pdf (от Patriot Scientific)
igniteIP_20050506.pdf
(0,13 микрон 600МГц)

Для PSC1000 Ignite был и Си компиляор для Win/Linux (в Веб архиве от 2003г не сохранены)

Total Vacuum

Что ж, продолжим...

Имеется система команд

Код:

xxx xxx xxx abs word jz call ret @ ! dec dup inc - + jnz

и раскочегаренный процессор, который выполняет за такт

Код:

n
n call
n jz
n +
n -
n @ \ для адресов 0-15
n ! \ для адресов 0-15
n inc \ для адресов 0-15
n dec \ для адресов 0-15
n abs

Проигрыш ARM в режиме его "эмуляции" составляет 1.17 раз.
Далее последовательно делаем за такт:

Код:

n @ @ \ проигрыш в 1.11 раз
- dup \ проигрыш в 1.04 раза

И, наконец

Код:

- - \ проигрыш в 0.98 раз!

А это означает, что уже процента на 2 обгоняем ARM, что и требовалось доказать!

Причем, если посмотреть на код (сгруппированы 4-битные команды, которые выполняются за такт)

Код:

40000 400099             [2] 0 r1 !                 [1] MOV R1,#0
40000 4000D9             [2] 0 r0 !                 [1] MOV R0,#0
40000 4000B9             [2] 0 r6 !                 [1] MOV R6,#0
                         [ ] `: line40`             [ ] LINE40:
400098 40008D            [2] r1 @ r3 -              [1] CMP R1,R3
400D05                   [1] `line180` jz           [3] BEQ LINE180
4000B8 400098 9          [3] r6 @ r1 @ !            [?] STR R6,[SP,R1,LSL #2]
40009C                   [1] r1 inc                 [1] ADD R1,R1,#1
40008 4000B9             [2] r3 r6 !                [1] MOV R6,R3
                         [ ] `: line70`             [ ] LINE70:
4000DC                   [1] r0 inc                 [1] ADD R0,R0,#1
400098 4000A9            [2] r1 @ r2 !              [1] MOV R2,R1
                         [ ] `: line90`             [ ] LINE90:
4000AA                   [1] r2 dec                 [1] SUBS R2,R2,#1
400285                   [1] `line40` jz            [3] BEQ LINE40
                         [ ]                        [?] LDR R7,[SP,R2,LSL #2]
4000B8 4000A88 DB 4000C9 [4] r6 @ r2 @ @ - dup r7 ! [1] SUBS R7,R6,R7
400AB5                   [1] `line140` jz           [3] BEQ LINE140
4000C3                   [1] r7 abs                 [1] RSBMI R7,R7,#0
400098 4000A8 DD         [3] r1 @ r2 @ - -          [1] SUB R8,R1,R2
                         [ ]                        [1] CMP R7,R8
4006AF                   [1] `line90` jnz           [3] BNE LINE90
                         [ ] `: line140`            [ ] LINE140:
4000BA                   [1] r6 dec                 [1] SUBS R6,R6,#1
40058F                   [1] `line70` jnz           [3] BNE LINE70
40009A                   [1] r1 dec                 [1] SUBS R1,R1,#1
4000988 4000B9           [2] r1 @ @ r6 !            [?] LDR R6,[SP,R1,LSL #2]
400ABF                   [1] `line140` jnz          [3] BNE LINE140
                         [ ] `: line180`            [ ] LINE180:

, то видно еще несколько мест, где возможны оптимизации, например, n @ ! для коротких адресов за такт или даже экзотика вроде n @ @ - dup или n @ - -, но, думаю, пора остановиться, ибо ARM уже повержен, причем на его поле в режиме его эмуляции

Кстати, если брать самый свежий 4-битный процессор, то даже в самом простом исполнении он уступает ARM в режиме его эмуляции в 5 с чем-то раз. С другой стороны, ARM при рисовании 3d-бродилки (по сути это режим эмуляции форт-процессора!) в свою очередь сам уступает форт-процессору в несколько раз. Ну а продвинутый форт-процессор без проблем догоняет ARM в режиме его эмуляции, обгоняя при этом в 10-20 и более раз при рисовании 3d-бродилки. Подозреваю, что хищные процессоры уделают ARM одной левой

Кстати, последний суррогатный процессор из теста n-queens при частоте 50MHz выдает меандр 7.14MHz на тесте blink

Код:

:: begin (( ;
:: again )) ;
:: GPIO 0x8000 ;
begin
   0 GPIO !
   1 GPIO !
again

Total Vacuum

KPG писал(а):

Стандартный Cи тест Coremark

Надо будет как-нибудь собраться и написать свой транслятор си-в-форт, чтобы на моем процессоре си-шные тесты гонять

Кстати, подумалось, что и c 3-битными командами (чтобы утрамбовать 6 команд в 18-битном слове ПЛИС) процессор вполне взлетит. Например, такой:

Код:

0 1 push @ ! jz nand -

Литералы набиваются при помощи команды push, за которой следует серия команд 0/1, которые дописывают справа нолик или единичку в двоичное представление вершины стека. Стек возвратов делается программно на базе массива. Стековые манипуляции - через временные переменные в сегменте данных. Такой своеобразный стековый brainfuck получается.

Ну или чуть более продвинутое:

Код:

call ret word @ ! jz nand -

Здесь полноценные call/ret, а word переключает процессор в режим ввода литералов на несколько тактов.
Но все это может иметь хоть какой-то смысл только в том случае, если реализация в части потребления ресурсов ПЛИС окажется в разы более компактной, чем для процессора с 4-битными командами, а иначе овчинка и далее по тексту

Если получится компактное, тогда можно будет втиснуть процессор туда, где места почти не осталось. Ну или кучу ядер в ПЛИС запихнуть, особенно если умножения в системе команд не будет.
Ну а по хорошему надо бы уже процессор с 6-битными командами выкатывать: даже в простом варианте без акселератора (несколько команд за такт) должен не сильно уступать раскочегаренному процессору с 4-битными командами.

KPG

Total Vacuum писал(а):

Надо будет как-нибудь собраться и написать свой транслятор си-в-форт, чтобы на моем процессоре си-шные тесты гонять

Можно оттолкнуться от ранеее уже "сделанных" вариантов (и в рамках обсуждения на местном форуме c LCC -> Forth) или появишихся оригинальных как СС64 и/или вроде в DuskOS или задействоваать библиотеки с оптимизациями подобные LibJit.

P.S. Из топика Заказ собственных микросхем через TinyTapeout кто то заказал и микросхему своего проекта с RayCasting

https://github.com/algofoogle/tt04-raybox-zero
https://github.com/algofoogle/raybox-zero

При желании, вероятно возможно, и заказать свой Форт процессор в кремнии на исполнение в следующий TT05

Total Vacuum

KPG писал(а):

Можно оттолкнуться от ранеее уже "сделанных" вариантов (и в рамках обсуждения на местном форуме c LCC -> Forth) или появишихся оригинальных как СС64 и/или вроде в DuskOS

Мне как-то не попадались трансляторы си-в-форт. Ну или просто плохо искал

Да в любом случае проще свой транслятор написать, чем в чужом разбираться. Уже сейчас простые примеры типа факториала компилируются в uf \ micro forth \ (при желании и в классический форт тривиально оттранслируются) и работают, нужно лишь усилие, чтобы заставить себя довести до ума. А кроме того, любой уважающий себя компилятор должен уметь компилировать сам себя, поэтому компилятор си должен быть написан на си (я пока сам себя не компилирую, поэтому временно на tcc делаю), а duskos и cc64 вроде на форте написаны, если я правильно путаю.

tinytapeout - классная задумка, но я до такого не дорос еще

Hishnik

Total Vacuum писал(а):

tinytapeout - классная задумка, но я до такого не дорос еще

ПЛИС все-таки лучше. Tinytapeout слишком маленький, просто чрезмерно. Одно название "микросхема", а по сути схема на дискретных компонентах не так уж сильно будет отличаться - тоже кремний.

Total Vacuum

Ну так и форт-процессор в идеале вроде как не гигантский...

Собственно, небольшая проба пера с трансляцией си-в-форт.
Например, такой код

Код:

void emit ( char c ) ;
void type ( char * s ) ;

int i ;

struct node {
   char n ;
   struct node * next ;
} * list , nodes [ 256 ] ;

void main ( ) {
   for ( i = 0 ; i < 256 ; i = i + 1 ) nodes [ i ] . n = i ;

   nodes [ 'l' ] . next = & nodes [ 'i' ] ;
   nodes [ 'i' ] . next = & nodes [ 's' ] ;
   nodes [ 's' ] . next = & nodes [ 't' ] ;
   nodes [ 't' ] . next = 0 ;

   list = & nodes [ 'l' ] ;

   while ( list ) {
      emit ( list -> n ) ;
      type ( "->" ) ;
      list = list -> next ;
   }

   type ( "NULL" ) ;
}

превращается в такое (форматирование сделано вручную):

Код:

create i 1 cells allot
create list 1 cells allot
create nodes 512 cells allot

: main
   i 0 over ! @ drop begin i @ 256 < while
      nodes i @ 16 * + 0 + i @ over c! c@ drop
   i i @ 1 + over ! @ drop repeat

   nodes 'l' 16 * + 8 + nodes 'i' 16 * + over ! @ drop
   nodes 'i' 16 * + 8 + nodes 's' 16 * + over ! @ drop
   nodes 's' 16 * + 8 + nodes 't' 16 * + over ! @ drop
   nodes 't' 16 * + 8 + 0 over ! @ drop

   list nodes 'l' 16 * + over ! @ drop

   begin list @ while
      list @ 0 + c@ emit
      s" ->" type
      list list @ 8 + @ over ! @ drop
   repeat

   s" NULL" type
;
main

выводит:

Код:

l->i->s->t->NULL

Безусловно, выхлоп без каких-либо намеков на оптимизации, но самое главное, что уже работает (например, можно здесь протестировать). Невооруженным взглядом видна масса лишнего кода. Дальше могут быть разные варианты:
- оставить в таком виде, если скорость и размер кода не критичны;
- добавить нужные оптимизации в компилятор - не ранее, чем заработает весь запланированный функционал;
- набросать отдельную утилиту, которая подчищает лишний код;
- вручную оптимизировать узкие места выхлопа.
Например, может получиться что-то вроде такого:

Код:

create i 1 cells allot
create list 1 cells allot
create nodes 512 cells allot

: main
   0 i ! begin i @ 256 < while
      i @ nodes i @ 16 * + c!
   i @ 1 + i ! repeat

   nodes 'i' 16 * + nodes 'l' 16 * + 8 + !
   nodes 's' 16 * + nodes 'i' 16 * + 8 + !
   nodes 't' 16 * + nodes 's' 16 * + 8 + !
   0                nodes 't' 16 * + 8 + !

   nodes 'l' 16 * + list !

   begin list @ while
      list @ c@ emit
      s" ->" type
      list @ 8 + @ list !
   repeat

   s" NULL" type
;

main

Далее, если надо уменьшить размер или повысить читаемость кода, можно обыграть:

Код:

: nodes[i] 16 * nodes + ;
: .n ;
: .next 8 + ;
: ->n @ .n ;
: ->next @ .next ;

и т.д. и т.п.

Ну или, допустим, для факториала

Код:

void recurse ( ) ;
void cr ( ) ;
void emit ( char c ) ;

int fac ( char n ) {
   if ( n ) return n * recurse ( n - 1 ) ; else return 1 ;
}

int n , r ;

void main ( ) {
   n = 6 ; while ( n ) {
      n = n - 1 ;
      r = fac ( n ) ;
      while ( r ) { emit ( '.' ) ; r = r - 1 ; }
      cr ( ) ;
   }
}

получаем

Код:

: fac 0 pick if 0 pick 1 pick 1 - recurse * nip exit else 1 nip exit then ;
create n 1 cells allot
create r 1 cells allot
: main
   n 6 over ! @ drop begin n @ while
      n n @ 1 - over ! @ drop
      r n @ fac over ! @ drop
      begin r @ while '.' emit r r @ 1 - over ! @ drop repeat
      cr
   repeat
;
main

, которое после пары ручных правок превращается в

Код:

: fac dup if dup dup 1 - recurse * else 1 then nip ;
create n 1 cells allot
create r 1 cells allot
: main
   6 n ! begin n @ while
      n @ 1 - n !
      n @ fac r !
      begin r @ while '.' emit r @ 1 - r ! repeat
      cr
   repeat
;
main

Полезный инструмент вырисовывается. Даже несмотря на его относительную примитивность и слабое качество получаемого кода.

Так что будет и под мой форт-процессор простенький компилятор си.

KPG

Total Vacuum писал(а):

Собственно, небольшая проба пера с трансляцией си-в-форт..

А, чем "плох" вариант испльзования Форт для для трансляции Си?
Могу скинуть свой вариант прототипа LCC -> SPf4 (делался на основе C2Forth on Mpe Ltd с их сайта)
и вариант от Михаила. (он преобразовывал LCC фронт-end в код SPF4), у меня LCC от Си (сборка на PellesC),
а библиотеки (stdlib, stdio ...) уже на SPF4 (топик есть на местном форуме)

Total Vacuum писал(а):

Полезный инструмент вырисовывается. Даже несмотря на его относительную примитивность и слабое качество получаемого кода.

Так что будет и под мой форт-процессор простенький компилятор си.

Да, тоже столкнулся, что и Макро-оптимизатор в SPF4 уже не справляется с оптимизацией полученного кода SPF4.
На VFX Forth не проверял - может там лучше это получается.
А, работу макро-оптимизатора в SPF4, вероятно, может объяснить только Михаил.

Был ещё интересный проект F-- для использования Форт и Си совместно.

P.S. А, вообще, более интересен вариант транспиляции Форт в Си.
В этом направлении тоже существуют некоторые разработки, начиная от Timbre где Форт код по правилам на
Форт подобном языке преобразуется в Си.

Я тут немного "увлёкся" сборкой Linux Puppy (Xenial) с варианта использования собирания GLibc-2.33 из исходников для запуска,
В этом топике сообщения,
но похоже без сборки Xorg (и возможно ещё чего либо) этот вариант не запустить.
Сейчас думаю как запустить вентилятор в буке, чтобы при нагрузке бук можно было использовать.

Total Vacuum

KPG писал(а):

А, чем "плох" вариант испльзования Форт для для трансляции Си?
Могу скинуть свой вариант прототипа LCC -> SPf4 (делался на основе C2Forth on Mpe Ltd с их сайта)
и вариант от Михаила. (он преобразовывал LCC фронт-end в код SPF4), у меня LCC от Си (сборка на PellesC),
а библиотеки (stdlib, stdio ...) уже на SPF4 (топик есть на местном форуме)

Да я вроде не говорил, что "плох"

И тем не менее, компилятор Си лучше писать на Си, ведь проверка самокомпилируемости - это едва ли не лучший тест, проверяющий работоспособность. А во вторых, "использование Форт для трансляции Си" автоматически получится "на сдачу" (выхлоп-то на Форте!

) после того, как компилятор будет способен компировать сам себя

Понятно, что код еще придется шлифануть напильником, чтобы он читался и попроще был, но тем не менее...
Реализации Си-в-Форт на Форте было бы интересно посмотреть, здесь на форуме вроде была соответствующая тема, но ссылки там давно протухли.
Про с2forth от mpe я вроде читал когда-то давно, что-то такое припоминаю смутно, там у них кажись даже float не завезли, но могу ошибаться. И оригинальный LCC вроде смотрел, мне он показался каким-то громоздким.

Total Vacuum

Немного расшевелить тему.

Попалась тут недавно древняя статья https://www.ultratechnology.com/forml93.html
Там всё повествование вокруг да около форт-процессора F21. И в числе прочего приведен простенький тест

Код:

: INNER 1000 0 DO 34 DROP LOOP :
: BENCH 1000 0 DO INNER LOOP 7 EMIT ;

Этот тест выполняется на разных фортах и процессорах, показатели (почему-то абсолютные) времени сравниваются и делается вывод о крутости F21 и ущербности прочих процессоров.

Т.к. мой форт-процессор с 6-битными командами тоже заработал, то решил испытать его (а заодно и предыдущие форт-процессоры с 4-битными командами) при помощи этого теста.
Таблица результатов там такая:

Код:

PROCESSOR  CLOCK  FORTH-COMPILER     OPTION   SECONDS

VAX 6620           FIG 8080 (EMULATION)         15.32
H8           10    eForth                       15.0
68000         7                                  7.6
80386        33    HS/FORTH                      6.1
MuP21       100    MuP21 eForth   2.02 DRAM      3.3
80486        33    F83 in "C"                    3.0
80386        33    FPC                           2.8
68040        25    Yerk                          2.7
F21         200    MuP21 eForth   2.02 DRAM      2.6
80386        33    TCOM (FPC)                    1.7
80386        33    HS/FORTH w/optimization       1.6 no 34 DROP
80386        33    TCOM (FPC)                    0.99 no 7 EMIT
HP-PA              Forth in "C"                  0.75
68030        25                                  0.75
F21         200    F21 eForth STC 2.03 DRAM      0.7
R3000        33    RISC pFORTH INDIGO            0.66
F21         200    F21 eForth STC 2.04 DRAM      0.65
MuP21       100    fforth              DRAM      0.45
68040        25                                  0.35
R3000        66    RISC pFORTH INDIGO            0.33
MuP21       100    fforth              SRAM      0.3
F21         200    fforth              DRAM      0.25
R4000        50    RISC pFORTH   CRIMSON         0.24
80486        33    ForthCMP                      0.21 no 34 DROP
MuP21       100    fforth **1          DRAM      0.19
F21         200    fforth              SRAM      0.17
MuP21       100    fforth **1          SRAM      0.14
F21         200    fforth **1          DRAM      0.137
R4000       100    RISC pFORTH   CRIMSON         0.12
F21         200    fforth **1          SRAM      0.077
MuP21       100    fforth **2          DRAM      0.027
MuP21       100    fforth **2          SRAM      0.02
F21         200    fforth **2          DRAM      0.02
F21         200    fforth **2          SRAM      0.01

А для моих подопечных получились такие цифры:

Код:

f41/f42      20    uforth                        1.09  22 такта на итерацию
f43/f44      20    uforth                        1.00  20 тактов на итерацию
f61          20    uforth                        0.199  4 такта на итерацию

И получается, что если не рассматривать разные ухищрения вроде разворачивания цикла и использования регистра вместо честной записи числа в стек, то, например, f61 практически не уступает по времени процессору F21 даже несмотря на 10-кратно меньшую тактовую частоту (20 против 200МГц), да и процессоры с 4-битными командами уступают всего лишь в несколько раз.

Кроме того, специально обученные форт-процессоры f4/f6, способные выполнять несколько команд за такт, выполняют тот же самый неоптимизированный код, затрачивая на итерацию всего лишь 2 такта

Т.е. если привести частоты к одному знаменателю, то будет ровно такой же результат, как и у F21 с развернутыми циклами и задействованным регистром А, т.е. те же самые 2 такта на итерацию. Другими словами, F21 выполняет оптимизированный код, а f4/f6 - обычный неоптимизированный, но производительность одинаковая. Еще забавно, что если выровнять частоты, то R4000 (MIPS?), 68040, а может и еще какие-то процессоры с каким-то левым фортом окажутся быстрее, чем F21 с родным фортом

Как сделать форт-процессор 2022

Кто сейчас на конференции