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Instruções

Neste exercício, vais definir a sintaxe e o modelo de execução de uma pequena linguagem inspirada na linguagem assembly x86-64.

O objetivo é formalizar a forma como o código é escrito, analisado e executado num ambiente restrito.

Modelo de execução

O teu código assembly será escrito dentro de uma construção especial:

let program := assemble!(
    -- assembly code here
)

Esta construção tem de produzir um programa, que simula uma função que executa o código assembly e devolve um valor. Este programa é depois invocado com a seguinte sintaxe, em que a, b, c, etc. são argumentos:

let result := program(a, b, c, ...)

Todos os argumentos e o valor devolvido são inteiros com sinal de 64 bits. É permitido um máximo de 6 argumentos.

Registos

O valor devolvido e todos os argumentos são passados em registos. A tua linguagem tem de suportar os seguintes registos:

Os registos começam com um valor predefinido de 0, a menos que sejam usados para passar argumentos à função.

Por exemplo, no programa seguinte, todos os registos têm o valor 0, com exceção de rdi, que é inicializado com 10, e rsi, que é inicializado com -20:

program(10, -20)

O valor devolvido do programa é sempre armazenado em rax.

Código assembly

Cada linha do código assembly pode assumir uma de duas formas:

• Etiquetas marcam locais específicos do programa que serão usados por algumas instruções.
• Instruções representam operações executadas pelo programa.

A menos que seja modificado por alguma instrução, o fluxo de execução do programa prossegue linearmente. Isto significa que uma linha anterior é totalmente executada antes de a linha seguinte ser executada.

Etiquetas

As etiquetas têm a seguinte sintaxe:

<label>:

Não alteram o valor de nenhum registo nem têm qualquer efeito sobre o programa, além de marcarem locais específicos do código para poderem ser usados por instruções.

Instruções de dois operandos

A maioria das instruções tem a seguinte sintaxe:

<opcode> <destination>, <source>

O opcode indica a operação que está a ser executada, usando os valores dos operandos destination e source. O resultado da operação é armazenado no operando destination.

Por exemplo, a instrução add soma os valores dos operandos destination e source e armazena esse resultado no operando destination.

O operando destination é sempre um registo, enquanto o operando source pode ser um registo ou um número literal.

Esta é uma lista de instruções que o teu programa tem de suportar:

Além destas, o teu programa tem de suportar a instrução cmp de dois operandos.

Esta instrução não modifica nenhum registo, mas compara os operandos destination e source e define um estado interno do programa como uma de três opções:

• maior que, se destination > source
• igual, se destination == source
• menor que, se destination < source

A forma como controlas internamente este estado é contigo.

Instruções de um operando

Existem algumas instruções que alteram o fluxo do programa, transferindo a execução para outro ponto do código. São chamadas instruções de salto.

Todas recebem apenas um operando, que é uma etiqueta que indica o destino do salto, ou seja, o ponto do código onde a execução vai continuar:

<opcode> <label>

A instrução jmp faz sempre o salto para a etiqueta de destino.

As outras instruções de salto só fazem o salto se o estado interno do programa estiver definido como um valor específico. Isto significa que são normalmente precedidas por uma instrução cmp.

Estas são as instruções de salto que o teu programa tem de suportar: