inst "hlt" do
  @control.halt
end

inst "mov $ #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @decode.outdata_b; @rf.store }
end

inst "mov $ $" do
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @decode.outaddr_a; @tmp0.outdata; @rf.store }
end

inst "mov [#] #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @decode.outdata_b; @memory.store }
end

inst "mov [#] $" do
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @decode.outaddr_a; @tmp0.outdata; @memory.store }
end

inst "mov [$] #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @decode.outdata_b; @tmp0.outaddr; @memory.store }
end

inst "mov [$] $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp1.loaddata }
  uop { @tmp0.outaddr; @tmp1.outdata; @memory.store }
end

inst "mov $ [#]" do
  uop { @decode.outaddr_b; @memory.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @decode.outaddr_a; @tmp0.outdata; @rf.store }
end

inst "mov $ [$]" do
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outaddr; @memory.outdata; @tmp1.loaddata }
  uop { @decode.outaddr_a; @tmp1.outdata; @rf.store }
end

inst "skipz $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.clear }
  decode_loop = uip()
  uop { @pc.increment; @pc.outaddr; @memory.outdata; @decode.decode }
  uop { @decode.outdata_needmore; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(decode_loop) }
end

inst "skipnz $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(uip()+2) }
  uop { @control.set_uip; constaddr($eom) }
  uop { @decode.clear }
  decode_loop = uip()
  uop { @pc.increment; @pc.outaddr; @memory.outdata; @decode.decode }
  uop { @decode.outdata_needmore; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(decode_loop) }
end

inst "push $ #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outaddr; @alu.sub; constdata(1) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
  uop { @decode.outdata_b; @alu.outaddr; @memory.store }
end

inst "push $ $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outaddr; @alu.sub; constdata(1) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp1.loaddata }
  uop { @tmp1.outdata; @alu.outaddr; @memory.store }
end

inst "pop $ $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outaddr; @alu.add; constdata(1) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
  uop { @alu.outaddr; @memory.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @decode.outaddr_b; @tmp0.outdata; @rf.store }
end

def alu(op)
  inst "#{op} $ #" do
    uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
    uop { @decode.outdata_b; @tmp0.outaddr; @alu.send(op) }
    uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
  end

  inst "#{op} $ $" do
    uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
    uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp1.loaddata }
    uop { @tmp0.outaddr; @tmp1.outdata; @alu.send(op) }
    uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
  end
end

alu :and
alu :or
alu :xor
alu :add
alu :sub
alu :cmp

inst "lshift $ #" do
  uop { @decode.outdata_b; @counter.load; @control.set_uip_if_zero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @alu.xor; constaddr(0) }
  shiftloop = uip()
  uop { @counter.decrement; @alu.outdata; @alu.lshift; constaddr(0) }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(shiftloop) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
end

inst "lshift $ $" do
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @counter.load; @control.set_uip_if_zero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @alu.xor; constaddr(0) }
  shiftloop = uip()
  uop { @counter.decrement; @alu.outdata; @alu.lshift; constaddr(0) }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(shiftloop) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
end

inst "rshift $ #" do
  uop { @decode.outdata_b; @counter.load; @control.set_uip_if_zero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @alu.xor; constaddr(0) }
  shiftloop = uip()
  uop { @counter.decrement; @alu.outdata; @alu.rshift; constaddr(0) }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(shiftloop) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
end

inst "rshift $ $" do
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @counter.load; @control.set_uip_if_zero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @alu.xor; constaddr(0) }
  shiftloop = uip()
  uop { @counter.decrement; @alu.outdata; @alu.rshift; constaddr(0) }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(shiftloop) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
end

inst "rshiftsign $ #" do
  uop { @decode.outdata_b; @counter.load; @control.set_uip_if_zero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @alu.xor; constaddr(0) }
  shiftloop = uip()
  uop { @tmp0.outaddr; @counter.decrement; @alu.outdata; @alu.rshift }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(shiftloop) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
end

inst "rshiftsign $ $" do
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @counter.load; @control.set_uip_if_zero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @alu.xor; constaddr(0) }
  shiftloop = uip()
  uop { @tmp0.outaddr; @counter.decrement; @alu.outdata; @alu.rshift }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(shiftloop) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
end

inst "mul $ #" do
  uop { @alu.xor; constaddr(0); @control.outdata }
  uop { @decode.outdata_b; @counter.load; @control.set_uip_if_zero; constaddr(uip()+4) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  mulloop = uip()
  uop { @counter.decrement; @alu.outdata; @tmp0.outaddr; @alu.add }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(mulloop) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
end

inst "mul $ $" do
  uop { @alu.xor; constaddr(0); @control.outdata }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @counter.load }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_zero; constaddr(uip()+4) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  mulloop = uip()
  uop { @counter.decrement; @alu.outdata; @tmp0.outaddr; @alu.add }
  uop { @counter.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(mulloop) }
  uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
end

def cmpbit(name, bit)
  inst "#{name} $ #" do
    uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
    uop { @decode.outdata_b; @tmp0.outaddr; @alu.cmp }
    uop { @alu.outdata; @alu.and; constaddr(1<<bit) }
    uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
  end

  inst "#{name} $ $" do
    uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
    uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp1.loaddata }
    uop { @tmp0.outaddr; @tmp1.outdata; @alu.cmp }
    uop { @alu.outdata; @alu.and; constaddr(1<<bit) }
    uop { @decode.outaddr_a; @alu.outdata; @rf.store }
  end
end

cmpbit :lt, 0
cmpbit :eq, 1
cmpbit :gt, 2
cmpbit :lxor, 3
cmpbit :lor, 4
cmpbit :land, 5

inst "jmp #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @pc.load }
end

inst "jmp $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outaddr; @pc.load }
end

inst "jz $ #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_b; @pc.load }
end

inst "jz $ $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outaddr; @pc.load }
end

inst "jnz $ #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(uip()+2) }
  uop { @control.set_uip; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_b; @pc.load }
end

inst "jnz $ $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(uip()+2) }
  uop { @control.set_uip; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outaddr; @pc.load }
end

inst "rjmp #" do
  uop { @decode.outdata_a; @pc.outaddr; @alu.add }
  uop { @alu.outaddr; @pc.load }
end

inst "rjmp $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @pc.outaddr; @alu.add }
  uop { @alu.outaddr; @pc.load }
end

inst "rjz $ #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outdata_b; @pc.outaddr; @alu.add }
  uop { @alu.outaddr; @pc.load }
end

inst "rjz $ $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @pc.outaddr; @alu.add }
  uop { @alu.outaddr; @pc.load }
end

inst "rjnz $ #" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(uip()+2) }
  uop { @control.set_uip; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outdata_b; @pc.outaddr; @alu.add }
  uop { @alu.outaddr; @pc.load }
end

inst "rjnz $ $" do
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(uip()+2) }
  uop { @control.set_uip; constaddr($eom) }
  uop { @decode.outaddr_b; @rf.outdata; @tmp0.loaddata }
  uop { @tmp0.outdata; @pc.outaddr; @alu.add }
  uop { @alu.outaddr; @pc.load }
end

inst "rx $" do
  uop { @uart.outdata_rxempty; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(uip()) }
  uop { @decode.outaddr_a; @uart.rx; @rf.store }
end

inst "tx $" do
  uop { @uart.outdata_txfull; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(uip()) }
  uop { @decode.outaddr_a; @rf.outdata; @uart.tx }
end

inst "tx #" do
  uop { @uart.outdata_txfull; @control.set_uip_if_nonzero; constaddr(uip()) }
  uop { @decode.outdata_a; @uart.tx }
end