# 我设计了一款中文指令集的CPU，还把它开源了

玄同工作室
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乾为天，坤为地，阴阳交泰，万物生焉。

你有没有想过，如果计算机的指令集用中文写，寄存器用八卦命名，会是什么样子？
我最近开源了一个项目：羲和CPU。它是一款64位RISC处理器，指令助记符全是中文，寄存器以八卦命名（乾、兑、离、震、巽、坎、艮、坤），调试器可以直接输出八卦符号，让冰冷的机器码多了一点文化的温度。

今天，我把它完整的设计文档、模拟器、工具链全部公开，希望更多人能一起玩，也希望能给计算机教学和本土化技术探索提供一个有趣的样本。

为什么做羲和CPU？

这个项目源于一次教学经历。我在教学生二进制分组时，发现很多人记不住 000~111 对应哪个数字。突然想到：如果换成八卦符号呢？
乾是天（000），坤是地（111），中间还有兑、离、震……每个卦象都有明确的含义，比数字好记多了。

于是我开始设计一个“懂中文”的CPU：

  • 指令用中文（加、减、乘、除、跳转、调用）
  • 寄存器用八卦命名
  • 调试时显示八卦符号，让内存值变得直观

后来我们越做越大，不仅有了CPU，还配套了羲和语言（纯中文编程语言）、乾坤OS（内核设计），形成了一套完整的“软硬一体”生态。

架构亮点

1. 八卦寄存器

羲和CPU-64位有8个通用寄存器，名字就是八卦：

寄存器八卦用途
R0乾累加器 / 返回值
R1兑通用
R2离通用
R3震临时寄存器
R4巽通用
R5坎通用
R6艮通用
R7坤返回地址 / 栈指针

此外还有天干、地支扩展寄存器，一共26个，足够日常使用。

2. 中文指令集

所有指令都用中文助记符，例如：

指令操作说明
加 Rd, Rs1, Rs2Rd = Rs1 + Rs2加法
减 Rd, Rs1, Rs2Rd = Rs1 - Rs2减法
乘 Rd, Rs1, Rs2Rd = Rs1 × Rs2乘法
除 Rd, Rs1, Rs2Rd = Rs1 / Rs2除法
跳转 目标PC = 目标无条件跳转
调用 函数坤=PC+4; PC=函数函数调用

配合羲和语言，你可以写出这样的代码：

函数 爻 阶乘(爻 n) {
    如果 (n <= 壹) {
        返回 壹;
    }
    返回 n * 阶乘(n - 壹);
}

然后编译成羲和CPU指令，在模拟器上运行。

3. 阴阳进制显示

羲和CPU的调试器可以直接用八卦符号显示内存和寄存器。例如，数值165会显示为 “初爻巽坎”，而不是枯燥的“10100101”。
这种显示方式对教学特别友好——学生看到八卦符号，自然就联想到二进制分组，更容易理解。

4. 64位扩展（八宫）

64位数据就是8组八卦（八宫），一次可以处理8字节。我们支持八宫字面量，比如 $兑兑兑兑兑兑兑兑 直接对应数值 2396745，写起来非常直观。

技术实现

指令格式

采用32位定长编码，分为R型（寄存器）、I型（立即数）、J型（跳转）、M型（内存）四种格式。

寄存器与栈帧

使用$坤作为栈指针，$乾作为返回值，支持标准的函数调用约定。

中断与异常

内置中断向量表和异常处理，支持系统调用（通过INT指令）。

内存模型

64位虚拟地址空间，支持三级页表，可运行现代操作系统内核。

现有成果

1. 羲和CPU模拟器（Python）

  • 完整实现指令集
  • 支持.xh64可执行文件加载与运行
  • 内置调试器（断点、单步、寄存器/内存查看）
  • 提供15个系统调用（打印、文件I/O、内存分配等）

2. 羲和语言编译器（Python）

  • 将羲和语言编译为羲和CPU机器码
  • 支持变量、函数、条件、循环、八卦字面量
  • 输出.xh64文件，与模拟器无缝对接

3. 在线演示器

为了方便体验，我们做了一个在线演示器（HTML+JS），直接在浏览器里写羲和代码，点击运行，立刻看到结果。
👉 羲和语言在线演示器（即将上线）

4. 完整文档（全部开源）

如何体验？

1. 直接在线体验（推荐）

打开在线演示器，输入：

函数 爻 主函数() {
    爻 a = 离巽坎;
    打印(a);
    返回 乾;
}

点击运行，看它输出什么。（演示器即将上线，敬请关注）

2. 本地运行模拟器

git clone https://gitee.com/xihe-ecosystem_1/xihe-cpu.git
cd xihe-cpu/src
python main.py examples/factorial.xh64

3. 编译自己的羲和程序

git clone https://gitee.com/xihe-ecosystem_1/xihe-compiler.git
cd xihe-compiler
python src/compiler_pipeline.py your_program.xh -o output.xh64
python ../xihe-cpu/src/main.py output.xh64

未来计划

  • 自举编译器：用羲和语言重写编译器，实现自举。
  • 乾坤OS内核：用羲和语言写一个完整的操作系统内核。
  • FPGA实现：将羲和CPU烧进FPGA，真正跑在硬件上。
  • 更多应用：基于羲和生态开发趣味小游戏、教学工具。

一起玩！

如果你对中文编程、传统文化与计算机结合感兴趣，欢迎：

  • 去Gitee仓库点个 ⭐，支持我们继续开发。
  • 克隆仓库，自己动手写个羲和程序。
  • 提Issue，分享你的想法或建议。

主仓库地址：gitee.com/xihe-ecosys…
在线演示器：obw1blfi5yff.space.minimaxi.com 交流群：QQ群（见Gitee主页）

让冰冷的二进制数据，拥有文化的温度。
期待和你一起，见证东方计算的未来。

玄同工作室
2026年3月27日

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