Ordinateur à jeu d'instruction unique

Les machines à manipuler les bits sont la classe la plus simple.

La machine FlipJump a une seule instruction, a;b - retourne le bit a, puis saute à b. C'est l'OISC le plus primitif, mais il est toujours utile. Il peut effectuer avec succès des calculs mathématiques/logiques, des branchements, des pointeurs et des fonctions d'appel à l'aide de sa bibliothèque standard.

Une machine à copier des bits[3], appelée BitBitJump, copie un bit en mémoire et passe l'exécution inconditionnellement à l'adresse spécifiée par l'un des opérandes de l'instruction. Ce processus s'avère être capable de calcul universel (c'est-à-dire pouvoir exécuter n'importe quel algorithme et interpréter n'importe quelle autre machine universelle) car copier des bits peut modifier conditionnellement le code qui sera ensuite exécuté.

Une autre machine, appelée (en)Toga Computer , inverse un bit et passe l'exécution conditionnellement en fonction du résultat de l'inversion. L'instruction unique est TOGA(a,b) qui signifie TOG gle a A et embranche sur b ((en) TOGgle a And branch to b) si le résultat de l'opération de basculement est vrai.

Semblable à BitBitJump, une machine de copie multi-bits copie plusieurs bits en même temps. Le problème de l'universalité de calcul est résolu dans ce cas en gardant des tables de saut prédéfinies dans la mémoire.

L'architecture déclenchée par le transport (TTA) est une conception dans laquelle le calcul est un effet secondaire du transport de données. Habituellement, certains registres de mémoire (ports de déclenchement) dans l'espace d'adressage commun effectuent une opération assignée lorsque l'instruction les référence. Par exemple, dans un OISC utilisant une seule instruction de copie mémoire à mémoire, cela se fait en déclenchant des ports qui effectuent des sauts arithmétiques et de pointeur d'instruction lors de l'écriture.

Les machines complètes de Turing basées sur l'arithmétique utilisent une opération arithmétique et un saut conditionnel. Comme les deux ordinateurs universels précédents, cette classe est également Turing-complet. L'instruction opère sur des entiers qui peuvent également être des adresses en mémoire.

Actuellement, il existe plusieurs OISC connus de cette classe, basés sur différentes opérations arithmétiques :

• addition (addleq, add and branch if less than or equal to zero) [4]
• décrémentation (DJN, Decrement and branch (Jump) if Nonzero) [5]
• incrément (P1eq, Plus 1 and branch if equal to another value) [6]
• soustraction (subleq, subtract and branch if less than or equal to zero) [7] - [8]
• soustraction lorsque cela est possible (machine arithmétique)[9]

L'instruction SBNZ a, b, c, d ((en) "subtract and branch if not equal to zero" " soustraire et brancher s'il n'est pas égal à zéro ") soustrait le contenu à l'adresse a du contenu à l'adresse b, stocke le résultat à l'adresse c, puis, si le résultat n'est pas 0, transfère le contrôle à l'adresse d (si le résultat est égal à zéro, l'exécution passe à l'instruction suivante dans la séquence).

L' instruction subleq ((en) "subtract and branch if less than or equal to zero" " soustraire et brancher si inférieur ou égal à zéro ") soustrait le contenu à l'adresse a du contenu à l'adresse b, stocke le résultat à l'adresse b, puis, si le résultat n'est pas positif, transfère le contrôle à l'adresse c (si le résultat est positif, l'exécution passe à l'instruction suivante dans la séquence).

Les subneg ((en) "subtract and branch if negative" " soustraire et branchement si négatif "), également appelée SBN, est défini de la même manière que subleq (cette fois, strictement négatif)

Dans une tentative de rendre la machine de Turing plus intuitive, ZA Melzac envisage la tâche de calculer avec des nombres positifs. La machine possède un abaque infini, un nombre infini de jetons (cailloux, bâtons de comptage) initialement à un endroit spécial S. La machine est capable de faire une opération :

Prenez à l'emplacement X autant de compteurs qu'il y en a dans l'emplacement Y et transférez-les à l'emplacement Z et passez à l'instruction suivante. Si cette opération n'est pas possible car il n'y a pas assez de compteurs en Y, alors laissez le boulier tel quel et passez à l'instruction T.

Il s'agit essentiellement d'un subneg où le test est effectué avant plutôt qu'après la soustraction, afin de garder tous les nombres positifs et d'imiter un opérateur humain calculant sur un boulier du monde réel.

Dans une instruction de soustraction inverse et de saut si emprunt ((en) reverse subtract and skip if borrow RSSB), l'accumulateur est soustrait de l'emplacement mémoire et l'instruction suivante est sautée s'il y avait un emprunt (l'emplacement mémoire était plus petit que l'accumulateur). Le résultat est stocké à la fois dans l'accumulateur et dans l'emplacement mémoire. Le compteur de programme est mappé à l'emplacement mémoire 0. L'accumulateur est mappé à l'emplacement mémoire 1.

Une architecture déclenchée par le transport utilise uniquement l'instruction de déplacement move, c'est pourquoi elle s'appelait à l'origine une "machine de déplacement". Cette instruction déplace le contenu d'un emplacement mémoire vers un autre emplacement mémoire en se combinant avec le contenu actuel du nouvel emplacement.

Cryptoleq est un langage composé d'une instruction éponyme, capable d'effectuer des calculs à usage général sur des programmes cryptés et est un proche parent de Subleq. Cryptoleq travaille sur des cellules de mémoire continues en adressage direct et indirect, et effectue deux opérations O₁ et O₂ sur trois valeurs A, B et C :

Instruction cryptoleq a, b, c
  Mem[b] = O 1 (Mem[a], Mem[b])
  si O 2 (Mem[b]) ≤ 0
    IP = c
  autre
    IP = IP + 3

où a, b et c sont adressés par le pointeur d'instruction, IP, avec la valeur d'adressage IP a, IP + 1 pointe vers b et IP + 2 vers c.

Dans Cryptoleq, les opérations O₁ et O₂ sont définies comme suit :

${\displaystyle {\begin{array}{lcl}O_{1}(x,y)&=&x_{N^{2}}^{-1}y\,{\bmod {\,}}N^{2}\end{array}}}$

${\displaystyle {\begin{array}{lcl}O_{2}(x)&=&\left\lfloor {\frac {x-1}{N}}\right\rfloor \end{array}}}$

La principale différence avec Subleq est que dans Subleq, O₁(x,y) soustrait simplement y de x et O₂(x) est égal à x . Cryptoleq est également homomorphe à Subleq, l'inversion modulaire et la multiplication sont homomorphes à la soustraction et l'opération de O₂ correspond au test Subleq si les valeurs étaient en clair. Un programme écrit en Subleq peut s'exécuter sur une machine Cryptoleq, ce qui signifie une rétrocompatibilité. Cryptoleq, cependant, implémente des calculs entièrement homomorphes et puisque le modèle est capable de faire des multiplications. La multiplication sur un domaine crypté est assistée par une fonction unique G qui est supposée difficile à rétroconcevoir et permet le recryptage d'une valeur basée sur l'opération O₂

${\displaystyle G(x,y)={\begin{cases}{\tilde {0}},&{\text{if }}O_{2}({\bar {x}}){\text{ }}\leq 0\\{\tilde {y}},&{\text{otherwise}}\end{cases}}}$

où ${\displaystyle {\tilde {y}}}$ est la valeur recryptée de y et ${\displaystyle {\tilde {0}}}$ est chiffré zéro. x est la valeur chiffrée d'une variable, soit m, et ${\displaystyle {\bar {x}}}$ équivaut à Nm + 1

L'algorithme de multiplication est basé sur l'addition et la soustraction, utilise la fonction G et n'a pas de sauts conditionnels ni de branches. Le cryptage Cryptoleq est basé sur le cryptosystème Paillier.