アセンブラ

\[ \newcommand{dn}[3]{\frac{\mathrm{d}^{#3} #1}{\mathrm{d} #2^{#3}}} \newcommand{\d}[2]{\frac{\mathrm{d} #1}{\mathrm{d} #2}} \newcommand{\dd}[2]{\frac{\mathrm{d}^2 #1}{\mathrm{d} {#2}^2}} \newcommand{\ddd}[2]{\frac{\mathrm{d}^3 #1}{\mathrm{d} {#2}^3}} \newcommand{\pdn}[3]{\frac{\partial^{#3} #1}{\partial {#2}^{#3}}} \newcommand{\pd}[2]{\frac{\partial #1}{\partial #2}} \newcommand{\pdd}[2]{\frac{\partial^2 #1}{\partial {#2}^2}} \newcommand{\pddd}[2]{\frac{\partial^3 #1}{\partial {#2}^3}} \newcommand{\p}{\partial} \newcommand{\D}[2]{\frac{\mathrm{D} #1}{\mathrm{D} #2}} \newcommand{\Re}{\mathrm{Re}} \newcommand{\Im}{\mathrm{Im}} \newcommand{\bra}[1]{\left\langle #1 \right|} \newcommand{\ket}[1]{\left|#1 \right\rangle} \newcommand{\braket}[2]{\left\langle #1 \middle|#2 \right\rangle} \newcommand{\inner}[2]{\left\langle #1 ,#2 \right\rangle} \newcommand{\l}{\left} \newcommand{\m}{\middle} \newcommand{\r}{\right} \newcommand{\f}[2]{\frac{#1}{#2}} \newcommand{\eps}{\varepsilon} \newcommand{\ra}{\rightarrow} \newcommand{\F}{\mathcal{F}} \newcommand{\L}{\mathcal{L}} \newcommand{\t}{\quad} \newcommand{\intinf}{\int_{-\infty}^{+\infty}} \newcommand{\R}{\mathcal{R}} \newcommand{\C}{\mathcal{C}} \newcommand{\Z}{\mathcal{Z}} \newcommand{\bm}[1]{\boldsymbol{#1}} \]

設計思想

機械語と一対一に対応するプログラミング言語という点ではアセンブラですが、できるだけ高級な表現ができるようにします。

たとえば、RKISAでは相対ジャンプができず、全て絶対ジャンプです。そのため、プログラムが分岐する部分にはcalif命令が、合流する部分はラベルが存在します。これによって制御フローが見やすくなります。

const int N=10;
for(int i=N;i;--i){
   print(i);
}
@0x0100 cout
#0d0010 N
   loadi t0 N
for0:
   if t0 for0_break
   store t0 zero cout
   jump for0
for0_break:

アセンブラをcalifかラベルで区切っていくと、プログラムの制御単位が簡単に取り出せます。

命令一覧

命令・変数・定数のラベル

制御ラベル

制御ラベルは、ラベル名:で定義できます。

   jump label
~~~
label:
   addi s0 s0 4

制御ラベルは、ある命令アドレスを指定します。

変数ラベル

変数ラベルは、@アドレス ラベル名で定義できます。

@0x0123 hoge

定数ラベル

定数ラベルは #値 ラベル名で定義できます。

#0x0334 hanshin
loadi t0 hanshin

↓

loadi t0 0x0334

構造体ラベル

.相対アドレス ラベル名 で相対ラベルを定義できます。相対ラベルは構造体のメンバの位置を表現するために使います。

@0x0123 foo
.0 hoge
.1 fuga
.2 piyo
load t0 foo+hoge
load t1 foo+fuga
load t2 foo+piyo

↓

load t0 0x0123
load t1 0x0124
load t2 0x0125

ここでは、後述する演算子+を使用しています。

即値内演算

コンパイル時に確定している値（ラベル、リテラル）であれば、即値オペランドに演算を書くことができます。

loadi t0 1+2
#0x1111 hoge
#0x2222 fuga
loadi t0 hoge+fuga
loadi t0 0x0003
loadi t0 0x3333

対応している演算は以下の通り。

型チェック

各命令が即値としてとりうるラベルは以下の通り。

制御 変数 定数
calc - - -
calci × ○ ○
load × ○ ×
store × ○ ×
calif ○ × ×

違う型のラベルがあったら、Warningを表示します。

演算の型チェック

演算は左結合です。演算が可能か、また可能なら返値の型を書きます。リテラルは定数ラベルと同じ扱いです。

制御ラベル

制御ラベルに対しては、どんな演算もできません。

変数ラベル

乗算

定数*定数→定数

制御ラベル

制御ラベルに対しては、どんな演算もできません。

変数ラベル

定数ラベル

アセンブラの実装

  1. 一行づつ読み取る
    1. コメント、空行を削除
    2. 一語目を読む
      1. 命令の場合
        1. 命令の引数の型に従い、続く語を読む
        2. 引数にラベルがある場合、ラベルを記録して保留
      2. ラベルの場合
        1. ラベルの辞書に、ラベルの指すアドレスを記録
  2. ラベルの置換（リロケーション
  3. バイナリを出力

関数呼び出し

　関数呼び出しの前後で変更していいレジスタと、いけないレジスタがあります 参考１ 参考２

RKASM
関数呼び出し側の仕事 ←①
push t0 一時レジスタを退避
push t1 関数呼び出し後に使わないなら
push t2 退避する必要なし
push t3
push ra RAを退避 (callで上書きされる)
push fp FPを退避 (FPは引数のポインタ)
mov fp sp SPを退避
mov a0 xx 引数を引数レジスタに入れる
mov a1 yy
push zz 入らない引数はスタックに入れる
push ww
call func サブルーチンにジャンプ ←②
ここに戻ってくる ←③
mov sp fp SPを復元
pop fp FPを復元
pop ra RAを復元 ←④
pop t3
pop t2
pop t1
pop t0
func:
push s0 保存レジスタの退避
push s1 関数内で上書きしなければ
push s2 退避する必要なし
push s3
nop 関数の処理
pop s3 保存レジスタを復元
pop s2
pop s1
pop s0
ret 元の処理に戻る

割り込み処理

ASM
subi sp 16 全てのレジスタをスタックに退避
s x1 sp 0
:
s x15 sp 14
j ra xxxx ジャンプ
:
: 割り込み処理を行う
:
l x1 sp 0 レジスタを復元
:
l x15 sp 14
jr ra 0 PC を戻す