ইনস্ট্রাকশন ফরম্যাট ও এনকোডিং

# ১৬-বিট শিক্ষামূলক ইনস্ট্রাকশন ফরম্যাট
# R-type: [opcode(4)][rd(3)][rs1(3)][rs2(3)][unused(3)]
# I-type: [opcode(4)][rd(3)][rs1(3)][imm(6)]

def encode_r_type(opcode, rd, rs1, rs2):
    """চারটি ফিল্ডকে বিট-শিফট করে একটি ১৬-বিট ইন্টিজারে প্যাক করে"""
    return (opcode << 12) | (rd << 9) | (rs1 << 6) | (rs2 << 3)

def encode_i_type(opcode, rd, rs1, imm):
    imm_field = imm & 0x3F  # শুধু নিচের ৬ বিট রাখা হচ্ছে
    return (opcode << 12) | (rd << 9) | (rs1 << 6) | imm_field

def decode_r_type(encoded):
    opcode = (encoded >> 12) & 0xF
    rd     = (encoded >> 9)  & 0x7
    rs1    = (encoded >> 6)  & 0x7
    rs2    = (encoded >> 3)  & 0x7
    return {"opcode": opcode, "rd": rd, "rs1": rs1, "rs2": rs2}

def decode_i_type(encoded):
    opcode = (encoded >> 12) & 0xF
    rd     = (encoded >> 9)  & 0x7
    rs1    = (encoded >> 6)  & 0x7
    imm    = encoded & 0x3F
    return {"opcode": opcode, "rd": rd, "rs1": rs1, "imm": imm}

def decode_instruction(encoded, instr_type):
    if instr_type == "R":
        return decode_r_type(encoded)
    elif instr_type == "I":
        return decode_i_type(encoded)
    raise ValueError(f"অজানা ইনস্ট্রাকশন টাইপ: {instr_type}")

# --- টেস্ট ১: R-type -- ADD r3, r1, r2 (opcode=1 ধরা হলো) ---
enc_r = encode_r_type(opcode=1, rd=3, rs1=1, rs2=2)
print("R-type এনকোডেড বিট:", format(enc_r, '016b'), "=", enc_r)
dec_r = decode_instruction(enc_r, "R")
print("R-type ডিকোডেড:    ", dec_r)
assert dec_r == {"opcode": 1, "rd": 3, "rs1": 1, "rs2": 2}
print("R-type রাউন্ড-ট্রিপ ঠিক আছে ✓\n")

# --- টেস্ট ২: I-type -- ADDI r5, r4, 7 (opcode=2 ধরা হলো) ---
enc_i = encode_i_type(opcode=2, rd=5, rs1=4, imm=7)
print("I-type এনকোডেড বিট:", format(enc_i, '016b'), "=", enc_i)
dec_i = decode_instruction(enc_i, "I")
print("I-type ডিকোডেড:    ", dec_i)
assert dec_i == {"opcode": 2, "rd": 5, "rs1": 4, "imm": 7}
print("I-type রাউন্ড-ট্রিপ ঠিক আছে ✓\n")

# --- টেস্ট ৩: I-type -- immediate ফিল্ডের সর্বোচ্চ মান (৬ বিট = সর্বোচ্চ 63) ---
enc_i2 = encode_i_type(opcode=2, rd=5, rs1=4, imm=63)
dec_i2 = decode_instruction(enc_i2, "I")
print("I-type (imm সর্বোচ্চ 63):", format(enc_i2, '016b'), dec_i2)
assert dec_i2 == {"opcode": 2, "rd": 5, "rs1": 4, "imm": 63}
print("সীমা-মান রাউন্ড-ট্রিপও ঠিক আছে ✓")