Chili Palmer
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- README: Leitbild Re-Imagination (Stufe 1 originalgetreu, Stufe 2 additive Anreicherung fuer CLI-/TUI-Tool-Entwicklung) - PLAN: Leitplanken (Online-Doku als Primaerquelle, Performance als Anforderung: Instant-Compile, Projekt-Build in Sekunden, Executable ohne Toolchain), Stufe-2-Ideenspeicher, Benchmark-Aufgaben in Phase 2 - tbvm-design: Performance-Abschnitt (Single-Pass, inkrementell, typisierte Opcodes, Slot-Aufloesung zur Compilezeit, Messlatten) Co-Authored-By: Claude Fable 5 <noreply@anthropic.com>
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# TBVM — Designentwurf
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Eigene Stack-basierte Bytecode-VM (Entscheidung siehe PLAN.md, 0.2).
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Die VM ist in `tbdos` (IDE) und in von `tbdosc` erzeugte Executables
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eingebettet — identischer Code, identisches Verhalten, schneller Turnaround.
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## Werte-Modell
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Tagged Enum, kein NaN-Boxing (Einfachheit und Debugbarkeit vor Mikro-
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performance):
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```rust
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enum Value {
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Int(i16), // INTEGER
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Long(i32), // LONG
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Single(f32), // SINGLE
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Double(f64), // DOUBLE
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Currency(i64), // CURRENCY, Festkomma ×10 000
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Str(Rc<str>), // STRING (immutabel geteilt; Copy-on-Write bei MID$-Anweisung)
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// Arrays und TYPE-Instanzen leben im Heap-Bereich der VM,
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// Variablen-Slots referenzieren sie per Handle (Rc<RefCell<…>>).
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}
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- Kein GC nötig: der Dialekt kennt keine Zyklen (keine Objektreferenzen in
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TYPEs, keine Closures) → `Rc` genügt.
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- Feste Strings (`STRING * n`) und TYPE-Records werden als eigene
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Speicherobjekte mit fester Zeichen-/Elementstruktur geführt.
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## Bytecode
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- Stack-Maschine, Opcodes 1 Byte + Operanden variabler Länge (u8/u16/u32,
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little-endian).
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- **Modul-Struktur:** Konstantenpool (Strings, Zahlen), Typtabelle
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(TYPE-Layouts), Prozedurtabelle (Signatur, Locals-Anzahl, Code-Offset),
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globale Slots, DATA-Segment (für READ/RESTORE), Zeilentabelle.
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- **Zeilentabelle:** Abbildung Code-Offset → (Moduldatei, Zeile). Grundlage
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für `ERL`, Fehlermeldungen, Breakpoints und Einzelschritt.
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- **Aufrufkonventionen:**
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- SUB/FUNCTION: eigener Frame (Locals-Slots, Operandenstack-Basis);
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BYREF-Parameter als Referenz-Slots (Handle auf Variablen-Slot).
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- GOSUB: **kein** Frame — Rücksprungadresse auf separatem GOSUB-Stack im
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aktuellen Frame (RETURN prüft diesen zuerst).
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- **Fehlerbehandlung:** Pro Frame ein Handler-Zustand (`ON ERROR GOTO x`).
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Laufzeitfehler → VM sucht aktiven Handler im aktuellen Modulkontext
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(Vorbild: Handler sind modul-/prozedurlokal, TODO: exakte Scoping-Regel
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testen), setzt `ERR`/`ERL`, springt. `RESUME` nutzt gemerkten
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Anweisungs-Offset.
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## Ausführungsmodell / Unterbrechbarkeit
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- Die Interpreterschleife läuft in **Ticks**: nach jeder Anweisung (Grenze
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aus der Zeilentabelle) prüft sie ein Flag-Set: Breakpoint? Einzelschritt?
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Strg+Untbr? Ereignis-Queue nicht leer und Zustellung erlaubt?
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- Ereigniszustellung (Forms, Timer) erfolgt kooperativ: nur an
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Zustellpunkten (`DOEVENTS`, `SLEEP`, blockierende Eingabe, Ende einer
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Ereignisprozedur) — wie im Vorbild.
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- Die VM ist eine gewöhnliche zustandsbehaftete Struktur, `step()`-basiert;
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die einbettende Schleife (IDE-Debugger oder Runner) treibt sie. Kein
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eigener Thread nötig; Terminal-Events werden zwischen Ticks gepollt.
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## `.tbc`-Container (Entwurf)
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Magic "TBC\0" · Formatversion u16 · Flags
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Abschnittstabelle: [ (Kennung, Offset, Länge) ]
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Abschnitte: CONSTS, TYPES, PROCS, CODE, DATA, LINES, FORMS (serialisierte .FRM-Beschreibungen)
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Serialisierung mit einfachem eigenem Writer/Reader (kein serde nötig,
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Format bleibt stabil und dokumentiert).
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## Eigenständige Executables
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`tbdosc build --exe` kopiert den vorkompilierten Runner (dieselbe
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tb-vm/tb-runtime/tb-ui-Bibliothek wie die IDE) und hängt das `.tbc` als
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Ressource an (Anhängen ans Binary + Fußzeile mit Offset/Magic; portabel für
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alle drei Plattformen). Alternative — `include_bytes!` + Cargo-Build beim
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Nutzer — verworfen: erfordert Rust-Toolchain beim Anwender.
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## Performance
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**Compiler (Instant-Compile, Anforderung siehe PLAN.md):**
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- Single-Pass pro Modul: Lexen, Parsen und Codegen in einem Durchlauf;
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Vorwärtsreferenzen (Prozeduren, Labels) über Fixup-Listen statt zweitem
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Pass. Die Sprache ist dafür gemacht — das Vorbild kompilierte auf
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1992er-Hardware gefühlt sofort.
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- Modulweise inkrementell: `.BAS`/`.FRM` werden unabhängig zu Bytecode-
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Einheiten übersetzt und beim Build nur zusammengebunden; die IDE
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recompiliert nur geänderte Module (Hash über Quelltext).
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- Keine Optimierungspasses. Erlaubt sind nur Gratis-Optimierungen im
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Codegen (Konstantenfaltung im Ausdruck, Peephole beim Emit).
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- Budget als Test verankern (Phase 2): Benchmark-Projekt (~50k Zeilen)
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muss unter 1 s kompilieren (Release-Build der Toolchain, Referenzrechner);
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einzelnes Modul < 50 ms.
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**VM-Ausführung:**
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- Alle Namen werden zur Compilezeit aufgelöst: Variablen/Parameter sind
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Slot-Indizes, Prozeduren Tabellenindizes — zur Laufzeit keine
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Hash-Lookups.
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- Statische Typen des Dialekts ausnutzen: typisierte Opcodes
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(`ADD_I16`, `ADD_F64`, `CONCAT` …) statt generischem Dispatch über
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`Value`-Tags in heißen Pfaden.
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- Dichte Opcodes, `match`-Dispatch in einer engen Schleife; Tick-Prüfung
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(Events/Breakpoints) nur an Anweisungsgrenzen über ein einzelnes
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Flag-Wort, nicht pro Opcode.
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- Strings immutabel via `Rc<str>` (Kopien sind Pointer-Kopien);
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Konstantenpool dedupliziert.
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- Messlatte (Phase 2, Benchmarks in `benches/`): typische
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Schleifen-/String-Lasten mindestens ~100× schneller als das Vorbild auf
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Originalhardware; Richtwert grob Lua-Interpreter-Klasse, gemessen und
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dokumentiert statt geraten.
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## Offene Punkte
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- Opcode-Satz konkret ausformulieren (mit Phase 2)
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- Zahlenkonvertierungs-Matrix (implizite Casts, Rundung, Überlauf) als Tabelle
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- Verhalten von `STOP`/`CONT` im Runner (ohne IDE): Abbruch mit Meldung?
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