Refactored CPU and language descriptions into dedicated pages.
[fifth.git] / doc / language.org
diff --git a/doc/language.org b/doc/language.org
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4d7a07a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,580 @@
+:PROPERTIES:
+:ID:       da7fff9b-0b67-4843-828a-52a404d7f401
+:END:
+
+#+TITLE: Fifth - language
+#+AUTHOR: Svjatoslav Agejenko
+#+LANGUAGE: en
+
+
+* Fifth source format
+Fifth uses a different character table and codes than ASCII (still
+almost similar). I call it FSCII (Fifth Standard Code for Information
+Interchange) for example space character is not 32 but 255 instead.  I
+plan to use mainly HEX numbers, and create new characters to represent
+numeric values. So typical nemric characters "0123..."  is treated
+like ordinary letters.
+** FSCII
+
+|    DEC | HEX   | function                               |
+|--------+-------+----------------------------------------|
+| 0 - 15 | 0 - F | HEX numbers                            |
+|    252 | FC    | backspace                              |
+|    253 | FD    | tabulator (TAB)                        |
+|    254 | FE    | carriage return (CR)                   |
+|    255 | FF    | space                                  |
+|   else |       | ordinary characters, same as in ASCII. |
+* Fifth commands
+** Compilation & miscellaneous
+#+BEGIN_VERSE
+init    module  ( -- )
+                First module, control is passed to on startup. Contains
+                initialization routines. Also it is the last core module.
+                All new modules on top of it comes as result of executing
+                external source files.
+
+head <name>     ( -- )  compiles new dictionary entry without specifying
+                new module type.
+                ex: head myentry
+
+: <name>        ( -- )  creates new code module
+;               ( -- )  ends module (immideate)
+                ex: : hello ." hi there" ;
+
+const <name>    ( n -- ) defines new constant.
+                ex: 2147483647 const max
+
+:i <name>       ( -- ) same as ":" but this module will be executed
+                immideately even in compile mode.
+                ex: :i ( 41 scan ;
+
+create <name>   ( -- ) same as "head" , but specify module type as data.
+                ex: create LotoResults 5 , 13 , 52 , 12 , 11 , 3 ,
+
+allot           ( n -- ) allocate n bytes in dictionary.
+                ex: create MyArray 100 allot
+
+" <string>"     ( -- ) compile string and its size into core.
+                ex: create Mystring " This is it's contects"
+
+str <name> <string>" ( -- ) just shorter way for defining strings.
+                ex: str Mystring This is it's contenc"
+
+var <name>      ( -- ) define new 32 bit variable.
+                ex: var result
+
+' <module>      ( -- n ) return memory address of given entry.
+                ex: ' init
+
+forget <name>   ( -- ) erases from RAM given entry and all entries what was
+                defined after it.
+                ex: forget myprog
+
+[               ( -- )  set interpret mode (immideate)
+]               ( n -- ) set compile mode and compile top stack element
+                in as literal. Together [ .... ] cobination provides good
+                way to compute some values only once, at compile time,
+                rather than every time while program is running.
+                ex: : calculate - [ 4 MyConst1 + MyConst2 * ] ;
+
+defer <name>    ( -- ) creates new module, with jump instruction.
+                Later address where to jump can be modified by "is" command.
+                This provides method of foward referencing. So you can use
+                modules what not jet exist.
+is              ( address1 address2 -- ) address1 - where to jump, address2 -
+                address of module created by defer command.
+                ex:     defer dispver
+                        : run dispver ." running ..." ;
+                               ... whatever ...
+                        : (dispver ." Version 9.99 " ;
+                        ' (dispver ' dispver is
+
+                Now if I type "run" on the screen appears:
+                        Version 9.99 running ...
+
+asc <char>      ( -- ) reads char ascii code and treats it as literal.
+                (immideate)
+                ex: : BreakLine 30 do asc - emit loop ;
+                                 same as:
+                    : BreakLine 30 do    45 emit loop ;
+
+dyninc          ( handle -- ) execute code in dynamic memory handle.
+                automatically deallocates it when done.
+
+include         ( filenumber -- ) execute code in specified file.
+
+words           ( -- ) display existing blocks in core.
+
+bye             ( -- ) exit from Fifth
+
+fkey            ( -- c )
+                Read one byte from input stream.
+
+sadd            ( c addr -- )
+                Add one byte "c" to string located at "addr" and updates
+                string length.
+
+scan            ( c -- )
+                Read input stream and store it to  pad   until it finds  c  .
+                It ignores all "c" bytes until it finds any non "c" byte.
+                in other words:
+                                c  is:  "
+                         input stream:  """"This is test !"aoeu idh
+                               result:  This is test !
+
+                Is useful for breaking text lines into words.
+
+skey            ( -- c )
+                So called safe "fkey". Reads data from input stream
+                but converts characters with ASCII codes: 9 13 10
+                to spaces.
+
+str=str?        ( adr1 adr2 -- result )
+                Compares string at "adr1" with string at "adr2", returns
+                true flag if they are equal or false if they are not.
+                true = -1
+                false = 0
+
+find            ( -- addr )
+                Searches whole dictionary for word in "pad". If found,
+                returns it address, if not, returns 0.
+
+execute         ( -- )
+                Execute word located in "pad". Depending on "mode".
+
+dta             ( addr -- DataAddr )
+                Calculates address of dictionary entry data area, from
+                entry point.
+
+2num            ( -- num result )
+                Attempt to convert string located in "pad" into numeric
+                value. If succeed returns number and true as result.
+                If not, returns whatever and false as result.
+
+dadd            ( addr length -- )
+                Add to dictionary data located at "addr", with specified
+                length.
+
+lit             ( n -- )
+                Act with number depending on "mode". When interpreting,
+                leaves it in stack.
+
+
+incmod          ( addr -- )
+                Add to dictionary data located at "addr"+1 , length is taken
+                from "addr".
+
+here            ( -- n )
+                return "h" contents.
+
+mode    var     8 bit
+                Holds input stream parser operation mode.
+                0 = interpreting
+                1 = compiling
+
+pad     var     128 bytes
+                Holds temprorary strings.
+
+h       var     32 bit
+                Pointer to free byte in memory, always at the end of the
+                dictionary. Each time when something is stored
+                by "c," command, pointer is incareased.
+
+lp      var     32 bit
+                Pointer to last dictionary word. Each time when new word is
+                compiled or erased by "forget", this pointer is updated.
+
+modulechk       ( Dstr<filename> -- ) check if module is loaded, if not
+                immideately load it.
+
+ne              ( entrydata entrytype -- ) Compile new dictionary entry.
+                It's name must be in "pad".
+#+END_VERSE
+** Conditionals & control flow
+#+BEGIN_VERSE
+if              ( flag -- )   (immideate)
+                "if 1.. else 2.. then" or
+                "if 1.. then" construction. Conditional execution.
+                Performs "1.." if "flag" was true,
+                elseway performs "2.." if exist. Execution continues after
+                word "then".
+                ex: 1 if ." nonzero" else ." zero" then
+
+>=              ( n1 n2 -- result ) true if (n1 = n2) or (n1 > n2)
+                ex: 5 3 >= if ." first number is greater or equal" then
+
+<=              ( n1 n2 -- result ) true if (n1 = n2) or (n1 < n2)
+=               ( n1 n2 -- result ) true if n1 = n2
+
+do              ( count -- )  (immideate)
+                "do .. loop" construction. Performs ".." "count" times.
+                In every step "count" is decareased until it is 0.
+                ex: : test 5 do i .d loop ;
+                result: 4 3 2 1 0
+
+doexit         ( -- ) exit from "do .. loop"
+
+for             ( count top -- )   (immideate)
+                "for .. loop" construction. Performs ".." (top - count)  times.
+                In every step "count" is incareased until it reaches "top" .
+                ex: : test 4 10 for i .d loop ;
+                result: 4 5 6 7 8 9
+
+forexit         ( -- ) exit from "for .. loop"
+
+until           ( -- )  (immideate)
+                "until .. loop" construction. Performs ".." until flag become
+                true. False by default. Top of return stack holds flag.
+
+done            ( -- ) exit from "until .. loop"
+
+#+END_VERSE
+** Disk & file access
+#+BEGIN_VERSE
+diskload ( FromDisk ToMem amount -- )
+                Load specified abount of bytes from disk into memory.
+
+disksave ( FromMem ToDisk amount -- )
+                save specified abount of bytes from memory into disk.
+
+format ( -- )   Erase all files.
+
+fsDfilesize@ ( handle -- size )
+                Return size of opened file.
+
+fsDcurloc@ ( handle -- location )
+                Return current location in file.
+
+fsDupdated@ ( handle -- updated? )
+                Return true if file was updated,
+                ie. write operations occured.
+
+fssave ( FromMem DestFileHandle amount -- )
+                Save data to file.
+
+fsload ( SrcFileHandle ToMem amount -- )
+                Load data from file.
+
+fseof ( handle -- bytesLeft )
+                Return amount of bytes left till end of file.
+                Useful before read operation.
+
+fsls ( -- )     List all files and lists (directories,folders)
+                in current path.
+
+fslsr ( -- )    Same as "fsls" but recursively scans also sub lists.
+
+fscl ( DynStrHand -- )
+                Change list (path)
+
+fscreate ( DynStrHand -- DescPnt )
+                Create new file or list. Can create multiple lists at once.
+                ex: when creating:
+                    "\listGAMES\listSTRATEGY\listSIMWORLD\5th-runme"
+                and only "\listGAMES\" already exist, then
+                "listSTRATEGY" and "listSIMWORLD" lists will be created,
+                and empty file "5th-runme" placed in there.
+
+fsDsave ( DynHand<data> DynStrHand<filename> -- )
+                Create new file and save all data from dynamic memory
+                block to it.
+
+fsDload ( DynStr<SrcFileName> DynHand<DataDest> -- )
+                Load whole file into dynamic memory block.
+
+fsDloadnew ( DynStr<SrcFileName> -- DynHand<DataDest> )
+                Load whole file into new dynamic memory block.
+#+END_VERSE
+** Dynamic memory
+#+BEGIN_VERSE
+dynal ( size -- handle )
+                Allocate dynamic memory block and return it's handle.
+
+dynde ( handle -- )
+                Deallocate dynamic memory block.
+
+dynp ( handle -- addr )
+                Returns pointer to memory where dynamic block
+                data begins.
+
+dyns ( handle -- size )
+                Returns size of dynamic block.
+
+dynresize ( NewSize handle -- )
+                Nondestructively resize dynamic block.
+
+dync@ ( addr handle )
+                Read one byte from dynamic block.
+
+dync! ( byte addr dynhandle )
+                Write one byte to dynamic block.
+
+dyn@ ( addr handle )
+                Read 32 bit number from dynamic block.
+                Address will spacify, whitch number, not byte.
+
+dyn! ( 32BitNum addr dynhandle )
+                Write 32 bit number to dynamic block.
+                Address will spacify, whitch number, not byte.
+
+dyncon ( size "name" -- )
+                Allocate dynamic block with specified size, and
+                create constant honding its handle.
+                ex: 100 dyncon MyNewBlock
+
+dyn. ( handle -- )
+                Write contenc of dynamic memory block to screen.
+#+END_VERSE
+** Graphics and text
+#+BEGIN_VERSE
+.               ( n -- ) print number on screen
+
+d.              ( n -- ) print number on screen in decimal
+
+?               ( addr -- ) print 32 bit value located at addr.
+
+." <string>"    ( -- ) print string into screen. Immideately
+                compiles.
+                ex: : greeting ." Hello, World" ;
+
+tab.            ( -- ) print tabulator
+
+calccol         ( b g r -- c ) calculate color what best matches given
+                Blue Green & Red values. Values must be in range 0 - 255.
+
+imgalloc        ( xsize ysize -- imgbuf ) allocate image buffer for
+                specified size.
+
+imgsize         ( imgbuf -- ) print on the screen X & Y size of image
+                buffer.
+
+point           ( x y imgbuf -- addr ) returns memory address for specified
+                pixel.
+
+pset            ( color x y imgbuf -- ) set graphic point
+
+boxf            ( x1 x2 y1 y2 imgbuf color -- ) draw filled box
+
+cls             ( imgbuf -- ) clear image buffer
+
+setpal          ( b g r color -- ) set palette value for specified color.
+                values bust be in size 0 - 63.
+
+putchar         ( char color x y imgbuf -- ) put graphic character in
+                imagebuffer to specified (x & y) location.
+
+scroll          ( x y imgbuf -- ) scroll in imgbuf.
+
+scrollf         ( color x y screen -- )  scroll and fill empty space with
+                given color.
+
+at!             ( x y -- ) set cursor location
+curc!           ( color -- ) set text color
+curb!           ( solor -- ) set backround color
+
+colnorm         ( -- ) set text color to normal
+colneg          ( -- ) set text color to negative (selected)
+
+dyntype         ( dynhandle -- ) display contenc of dynamic memory on screen
+fsdisp          ( file -- ) clear screen, display file, and wait for key
+
+type            ( addr length -- )
+                Types on the screen string, from memory at  addr  and
+                specified length.
+
+write           ( addr -- )
+                Types on the screen string, from memory at "addr"+1
+                length is taken from "addr" .
+
+screen  const   32 bit
+                Holds handle of screen buffer.
+
+copyscreen      ( SrcImgHandle DestImgHandle -- ) copy contenc of source
+                image to destination image. Source and destination images
+                must have same size.
+#+END_VERSE
+** Math, memory & stack manipulation
+#+BEGIN_VERSE
+off             ( n -- ) writes 0 to given address, good for zeroing variable.
+                ex: MyVariable off
+on              ( n -- ) writes -1 (true flag) to given address.
+                ex: MyVariable on
+
+2dup            ( n1 n2 -- n1 n2 n1 n2 )
+2drop           ( n1 n2 -- )
+nip             ( n1 n2 -- n2 )
+neg             ( n1 -- -n1 ) negotiate
+bit@            ( n bit -- result ) return specified bit from n.
+                ex: 38 2 bit@   (result will be 1)
+to32bit         ( n1 n2 n3 n4 -- n32 ) treat 4 last stack elements as bytes
+                and unite them into 32 bit dword. Most significant byte
+                on top.
+                ex: 12 76 23 11 to32bit   result: 186076172
+
+to8bit          ( n32 -- n1 n2 n3 n4 ) break 32 bit number into 4 bytes.
+                Useful if you need to send 32 bit numbers thru 8 bit COM
+                port.
+                ex: 186076172 to8bit   result: 12 76 23 11
+
+mod             ( n1 n2 -- reminder ) divide n1 by n2 and returns reminder.
+                ex: 12 5 mod   result: 2
+
+bound           ( low n high -- n ) check if n is in given bounds,
+                if not then incarease/decarease it to match bounds.
+                ex: 5 80 15 bound    result: 15
+                    5 10 15 bound    result: 10
+                    5 -10 15 bound   result: 5
+
+bound?          ( low n high -- result ) returns true if n is in the
+                given bounds.
+
+tab             ( col -- spaces) calculate amount of spaces to add
+                ta reach next tabulation from given column.
+
+count           ( addr -- addr+1 n )
+                Useful for returning bytes from constantly incareasing
+                address. Module "type" is nice example.
+
+c,              ( n -- )
+                store one byte at memory specified by "h". And incarease
+                "h" by 1.
+
+,               ( n -- )
+                store 32 bit number at memory specified by "h". And
+                incarease "h" by 4.
+
+cmove           ( addr1 addr2 n -- )
+                copy "n" amount of bytes from memory at "addr1" to memory
+                at "addr2".
+
+rnd             ( limit -- result )
+                generates random number in range 0 to "limit"-1.
+
+abs             ( n -- |n| )
+                returns absolute value of "n"
+#+END_VERSE
+** Dynamic & static strings
+Fifth supports both static and dynamic strings. Static strings must
+have predefined space reserved, and string mustn't exceed this
+length. They manipulation is faster. But they use more memory. Static
+string memory address is used to refer to the string.
+
+Dynamic strings can have at any time length form 0 to 0FFh, They take
+up only memory they currently need. They are held in dynamic memory
+blocks, so dynamic block handle is used to refer to this string.
+
+Both types of strings are stored in the way, where first (0th) byte
+holds current string length, following bytes are string itself.
+
+
+#+BEGIN_VERSE
+Dynamic:
+
+Dstral ( -- handle )
+                Allocate new string.
+
+Dstrlen ( handle -- length )
+                Return string length.
+
+c+Dstr ( chr handle -- )
+                Add one byte to end of the string.
+
+c+lDstr ( chr handle -- )
+                Add one byte to left side (beginning) of the string.
+
+Dstr. ( handle -- )
+                Write contec of string into screen.
+
+Dstrsure ( size Dstr -- )
+                Makes sure that at least rquested
+                "size" (amount of characters) is allocated for given
+                dynamic string.
+
+Dstr2str ( handle address -- )
+                Copy dyamic string into static memory space.
+
+str2Dstr ( address handle -- )
+                Copy static string into dyamic string.
+
+Dstr+str ( Dstr addr -- )
+                Add contenc of dynamic string to static string.
+
+D" any string" ( -- Dstr )
+                Moves specified string into dynamic string called "defDstr".
+
+D> any_string ( -- Dstr )
+                Moves specified string into dynamic string called "defDstr".
+                Space marks end of string!
+
+D>2 any_string ( -- Dstr )
+                Moves specified string into dynamic string called "defDstr2".
+                Space marks end of string!
+
+Dstr+Dstr ( Dstr1 Dstr2 -- )
+                Adds "Dstr1" to "Dstr2" and places result into "Dstr2".
+
+Dstrclear ( Dstr -- )
+                Clears contenc of dynamic string.
+
+Dstr2Dstr ( Dstr1 Dstr2 -- )
+                Moves "Dstr1" to "Dstr2".
+Dstr ( data" name -- )
+                Creates new dynamic string and moves specified data into it.
+                Then creates new constant with given "name" holding created
+                dynamic string handle.
+
+                ex: Dstr Hello, my name is Sven!" message      \ creates it
+                    message Dstr.                              \ tests it
+
+Dstrlscan ( char Dstr -- loc )
+                Searches dynamic string for "char", from left to right,
+                returns first found "char" location in string, or 0,
+                if not found.
+
+Dstrrscan ( char Dstr -- loc )
+                Searches dynamic string for "char", from right to left,
+                returns first found "char" location in string, or 0,
+                if not found.
+
+Dstrlscane ( char Dstr -- loc )
+                Same as "Dstrlscan" buf returns string length+1 as location.
+ΓΏ
+Dstrleft ( amo Dstr -- )
+                Only specified amount of characters from left remains
+                in dynamic string. ie. cut right part out.
+
+Dstrright ( amo Dstr -- )
+                Only specified amount of characters from right remains
+                in dynamic string. ie. cut left part out.
+
+Dstrcutl ( amo Dstr -- )
+                Cut specified amount of characters from left of dynamic
+                string out.
+
+Dstrsp ( char Dstr1 Dstr2 -- )
+                Separate dynamic string in Dstr1 into two parts,
+                using "char" as separator. First part will be stored in
+                "Dstr2", second part in "Dstr1".
+                ex: asc \                               \ ..separator
+                    D> listF\listLIB\5TH_DRVMOUSE       \ ..separate from
+                    defDstr2                            \ ..place result in
+                    Dstrsp              \ separation command
+                    defDstr Dstr.       \ will be: listLIB\5TH_DRVMOUSE
+                    defDstr2 Dstr.      \ will be: listF
+
+Dv ( addr -- )
+                Allocates empty dynamic string, and places it's handle
+                into given address.
+
+Df ( addr -- )
+                Reads dynamic string handle from given address and
+                deallocates (frees) it.
+
+ex:     var mystring1
+        : testmodule
+        mystring1 Dv            \ allocates string
+
+                <whatever>
+
+        mystring1 Df ;          \ deallocates it again when no longer needed.
+#+END_VERSE