Mini Maquina Virtual

Dependencias y compilacion

Para poder compiar el programa necesitará el compilador de C gcc, el generador de parsers bison y el generador de lexers flex; además de la herramienta de compilación make.

Si utiliza Ubuntu, puede instalar todas estas dependencias con la instrucción:

sudo apt install gcc bison flex make

Luego bastará con ejecutar:

make

Instrucciones de uso

Si dispone del programa ya compilado puede utilizar la siguiente instrucción para correr el programa:

./machine programa.asm

La carpeta examples contiene programas de prueba.

Descripción de la arquitectura

La arquitectura LCC_32 es una arquitectura de tamaño int (muy probablemente 32 bits). Posee una unidad principal, una unidad de depuración, un sistema de segmentación, una memoria de 1024 ints y 8 registros de tamaño int: cuatro de ellos de propósito general y los restantes de uso específico.

Instrucciones

nop: No realiza ninguna operación.
mov: Mueve un valor de/hacia registro/memoria/constante.
sw: Guarda el valor de src en la dirección de memoria dst.
lw: Carga en dst el valor de la memoria apuntada por src.
push: Escribe el argumento src en el tope de la pila, decrementando SP en 4.
pop: Escribe en el argumento dst el tope de la pila, incrementando SP en 4.
call: Guarda en la pila el valor del registro PC y salta a la etiqueta indicada.
ret: Escribe en el registro PC lo que saca del tope de la pila.
print: Imprime por pantalla el entero descripto en el argumento src.
read: Lee un entero y lo guarda en el argumento destino.
add: Suma los argumentos src y dst y lo guarda en dst.
sub: Resta los argumentos src y dst y lo guarda en dst.
mul: Multiplica los argumentos src y dst y lo guarda en dst.
div: Divide los argumentos src y dst y lo guarda en dst.
and: Efectura una conjunción bit a bit entre los argumentos src y dst y lo guarda en dst.
cmp: Compara src y dst y setea los bits correspondientes en el registro FLAGS.
jmp: Salta a la instrucción número dst de la lista de instrucciones.
jmpe: Salta a la instrucción número dst si la bandera de igualdad esta seteada.
jmpl: Salta a la instrucción número dst si la bandera de menor esta seteada.
dmp: Imprime por pantalla un volcado de registros y memoria.
dbg: Invierte el estado de la bandera de depuración.
seg: Invierte el estado de la bandera de segmentación.
hlt: Termina el programa.

Por ejemplo, el siguiente programa lee un numero por telcado e imprime su valor absotulo:

read %r0
cmp $0, %r0
jmpl end
mul $-1, %r0
end:
print %r0
hlt

Registros

Registros de propósito general:
- R0.
- R1.
- R2.
- R3.
Registros de uso especifico:
- ZERO (siempre vale cero).
- PC (contador del programa).
- SP (puntero al tope de la pila).
- FLAGS (banderas de estado).

Convención de llamada

La convención de llamada para la arquitectura LCC_32 establece que todos los registros son caller saved. Además los primeros cuatro argumentos son pasados en los registros R0, R1, R2 y R3; y los restantes en la pila, dejando en el tope el quinto argumento.

Ciclo de ejecución

Luego de ser inicializados todos los registros y memoria en 0, se procede a cargar el programa en memoria. A continuacion se le entrega el control a la unidad princial que dará comienzo al ciclo de ejecución propiamente dicho:

Si la bandera de depuración esta encendida se le da control a la unidad de depuramiento.
Si la bandera de segmentación está encendida se verifica que la instrucción indicada por el PC pertenezca al segmento de código.
Cuando todo lo anterior termina, se procede a ejecutar la instrucción correspondiente y luego se incremente el registro PC.

La ejecución de la máquina termina cuando ocurre algún error, o se ejecuta la instrucción HTL.

Sistema de segmentacion

Cuando la bandera de segmentación está encendida, la máquina divide la memoria en dos segmentos: segmento de código y segmento de pila. De esta manera si se intenta escribir información en el segmento de código se producirá un error que interrumpirá la ejecución de la máuina.

Unidad de depuración

Si la bandera de dedpuración esta activada se interrumpe el flujo normal del programa y antes de cada instrucción se le da control a la correspondiente unidad. A partir de aqui podemos utilizar los siguientes comandos para controlar el comportamiento de la máquina:

h: Muestra la lista de comandos disponibles.
s: Devuelve el control a la unidad princial.
n: Apaga la bandera de depuración, devuelve el control a la unidad principal y vuelve a interrumpir el flujo luego de ejecutarse una instrucción RET.
j: Setea el registro PC en el valor indicado.
b: Apaga la bandera de depuración, devuelve el control a la unidad princial y vuelve a interrumpir el flujo antes de ejecutarse la instrucción indicada.
c: Modifica el valor de un registro o memoria.
r: Muestra información sobre los registros.
m: Muestra información sobre la memoria.
l: Muestre el código del programa.
w: Muestra la siguiente instrucción a ejecutar.
x: Muestra el valor guardado en una dirección de memoria.
q: Apaga la bandera de derpuración y devuelve el control a la unidad principal.

Nótese que la unidad de depuración ignora las restriccion de segmentación.

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