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🔧 Nyash MIR Instruction Set - Complete Reference

ChatGPT5設計・20命令以内コア + intrinsic逃がし戦略

🎯 現在の実装状況分析

⚠️ 「太り過ぎ」問題確認

• 現在実装: 35命令（175%超過）
• ChatGPT5推奨: 20命令以内
• 対策: intrinsic逃がし + Tier-0コア集約

📊 命令分類・整理必要度

分類	現在命令数	推奨数	優先度	対策
基本演算	8個	3個	🔴 緊急	BinOp統合
制御フロー	4個	4個	✅ 適正	維持
メモリ	12個	3個	🔴 緊急	intrinsic逃がし
Box操作	6個	2個	🟡 要整理	統合検討
Future/Weak	5個	2個	🟡 要整理	段階実装

🔧 ChatGPT5推奨: Tier-0 Core (15命令)

1. 算術・比較（3命令）

// 統合命令1: 定数ロード
Const { dst: ValueId, value: ConstValue }
// 使用例: %1 = const 42, %2 = const "hello", %3 = const null

// 統合命令2: 二項演算（算術・論理・比較すべて）
BinOp { dst: ValueId, op: BinaryOp, lhs: ValueId, rhs: ValueId }
// 使用例: %4 = %1 add %2, %5 = %1 eq %2, %6 = %1 and %2

// 統合命令3: 単項演算
UnaryOp { dst: ValueId, op: UnaryOp, operand: ValueId }
// 使用例: %7 = not %5, %8 = neg %1

演算子統合戦略

// 現在分離→統合へ
pub enum BinaryOp {
    // 算術（現在のBinOp）
    Add, Sub, Mul, Div, Mod,
    
    // 比較（現在のCompare統合）
    Eq, Ne, Lt, Le, Gt, Ge,
    
    // 論理（現在のBinOp統合）
    And, Or, BitAnd, BitOr, BitXor, Shl, Shr,
}

// 3つの別命令 → 1つのBinOp に統合
// BinOp + Compare + LogicalOp → BinOp

2. 制御フロー（4命令）

// 条件分岐
Branch { condition: ValueId, then_bb: BasicBlockId, else_bb: BasicBlockId }

// 無条件ジャンプ  
Jump { target: BasicBlockId }

// 関数リターン
Return { value: Option<ValueId> }

// SSA合流（必須）
Phi { dst: ValueId, inputs: Vec<(BasicBlockId, ValueId)> }

3. 関数・メソッド（2命令）

// 関数呼び出し（static関数・ビルトイン）
Call { dst: Option<ValueId>, func: ValueId, args: Vec<ValueId>, effects: EffectMask }

// Box メソッド呼び出し（動的ディスパッチ）
BoxCall { dst: Option<ValueId>, box_val: ValueId, method: String, args: Vec<ValueId>, effects: EffectMask }

4. Everything is Box基本（3命令）

// Box生成（統合）
NewBox { dst: ValueId, box_type: String, args: Vec<ValueId> }
// 使用例: %obj = new_box "StringBox"("hello"), %arr = new_box "ArrayBox"()

// フィールド読み取り（統合）
Load { dst: ValueId, ptr: ValueId, field: Option<String> }
// 使用例: %val = load %obj.field, %item = load %arr[%idx]

// フィールド書き込み（統合）  
Store { value: ValueId, ptr: ValueId, field: Option<String> }
// 使用例: store %val -> %obj.field, store %item -> %arr[%idx]

5. Bus（分散・非同期一次市民）（2命令）

// Bus送信（分散通信の核心）
Send { bus: ValueId, message: ValueId, effects: EffectMask }
// 使用例: send %p2p_bus, %message effects=[BUS]

// Bus受信
Recv { dst: ValueId, bus: ValueId, effects: EffectMask }
// 使用例: %msg = recv %p2p_bus effects=[BUS]

6. 最適化・デバッグ（1命令）

// GC・最適化ポイント
Safepoint
// 使用例: safepoint  # GCタイミング・デバッグブレークポイント

🔄 Tier-1: 高度最適化（5命令）

必要な場合のみ追加

// 型変換（最適化パス用）
Cast { dst: ValueId, value: ValueId, target_type: MirType }

// 動的型チェック（安全性）
TypeCheck { dst: ValueId, value: ValueId, expected_type: String }

// weak参照（Ownership-Forest用）
WeakNew { dst: ValueId, box_val: ValueId }
WeakLoad { dst: ValueId, weak_ref: ValueId }

// 何でも逃がし（複雑操作用）
Intrinsic { dst: Option<ValueId>, name: String, args: Vec<ValueId>, effects: EffectMask }

🛠️ intrinsic逃がし戦略

現在35命令→20命令削減計画

intrinsicに移行する命令（15個削除）

// 配列操作 → intrinsic
// 現在: ArrayGet, ArraySet
// 移行後: intrinsic("array_get", [array, index]) 
//        intrinsic("array_set", [array, index, value])

// デバッグ → intrinsic  
// 現在: Debug, Print, Nop
// 移行後: intrinsic("debug", [value, message])
//        intrinsic("print", [value])

// 例外処理 → intrinsic
// 現在: Throw, Catch
// 移行後: intrinsic("throw", [exception])
//        intrinsic("catch", [exception_type])

// 参照詳細 → intrinsic
// 現在: RefNew, RefGet, RefSet, Copy
// 移行後: intrinsic("ref_new", [box])
//        intrinsic("ref_get", [ref, field])
//        intrinsic("ref_set", [ref, field, value])

// バリア → intrinsic
// 現在: BarrierRead, BarrierWrite  
// 移行後: intrinsic("barrier_read", [ptr])
//        intrinsic("barrier_write", [ptr])

// Future → intrinsic
// 現在: FutureNew, FutureSet, Await
// 移行後: intrinsic("future_new", [value])
//        intrinsic("future_set", [future, value])  
//        intrinsic("await", [future])

intrinsic実装例

// src/mir/intrinsics.rs
pub fn execute_intrinsic(name: &str, args: &[ValueId], effects: EffectMask) -> Result<ValueId, String> {
    match name {
        "print" => {
            let value = get_value(args[0]);
            println!("{}", value);
            Ok(ValueId::void())
        }
        
        "array_get" => {
            let array = get_value(args[0]);
            let index = get_value(args[1]);
            Ok(array.get_element(index)?)
        }
        
        "future_new" => {
            let value = get_value(args[0]);
            let future = FutureBox::new_with_value(value);
            Ok(ValueId::from_box(future))
        }
        
        _ => Err(format!("Unknown intrinsic: {}", name))
    }
}

📊 削減効果・期待値

複雑性削減

指標	削減前	削減後	効果
命令数	35個	20個	43%削減
コア実装	分散	統合	保守性向上
バックエンド負荷	35×3=105	20×3=60	43%削減

拡張性向上

• 新機能追加: intrinsicで実験→安定したらcore昇格
• バックエンド追加: core 20命令のみ実装すれば基本動作
• 最適化: intrinsic は必要に応じて最適化・無視可能

🎯 実装戦略・Phase 8.4

段階1: intrinsic基盤（1週間）

// 1. Intrinsic命令追加
Intrinsic { dst: Option<ValueId>, name: String, args: Vec<ValueId>, effects: EffectMask }

// 2. intrinsic実行エンジン
impl IntrinsicExecutor {
    fn execute(&self, name: &str, args: &[ValueId]) -> Result<ValueId, String>
}

// 3. 基本intrinsic実装
// print, debug, array_get, array_set

段階2: 命令統合（1週間）

// 1. BinOp統合（Compare削除）
// 2. Load/Store統合（ArrayGet/ArraySet削除）
// 3. 複雑操作のintrinsic移行

段階3: Bus命令実装（1週間）

// 1. Send/Recv命令追加
// 2. Bus-elision基盤
// 3. P2PBox統合

段階4: 検証・テスト（1週間）

// 1. Golden dump更新
// 2. 全バックエンド互換確認  
// 3. 性能回帰チェック

✅ Phase 8.4完了基準

技術要件

• 命令数20個以内: ChatGPT5推奨準拠
• intrinsic基盤: 拡張可能な逃がし仕組み
• Bus命令: 分散・非同期一次市民化
• 全バックエンド動作: interp/vm/wasm対応

品質要件

• Golden dump更新: 新命令セットで標準更新
• 互換テスト通過: 全バックエンド同一出力
• 性能維持: 280倍WASM高速化維持
• 回帰テストPASS: 既存機能への影響なし

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📚 関連ドキュメント

• MIR設計思想: mir-reference.md
• 互換性契約: portability-contract.md
• テスト仕様: golden-dump-testing.md
• 現在実装: ../../../src/mir/instruction.rs

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最終更新: 2025-08-14 - ChatGPT5「太り過ぎ」対策完全設計

MIR最小コア = Nyash「全バックエンド統一」の技術的基盤