py88 - Un piccolo emulatore per il linguaggio assemblativo 8088

Il progetto

Il progetto consiste nella progettazione e nella successiva realizzazione di un emulatore capace di leggere i file .s contenenti un programma in linguaggio assemblativo per 8088.

Directory tree

py88
|-main.py
|-file_checker.py
|-py88.py
|-executer.py
|-exceptions.py
|-divide_file.py
|-register.py
|-stack.py
|-instruction.py
|-variable.py
|-test.s
'-README.md

• main.py: Il file main.py si occupa di inizializzare l'ambiente ricavando le variabili, validando il file e avviando l'esecuzione;
• registers.py: La classe che gestisce tutta la parte dei registri; Consente di memorizzare un valore tramite registers[x]=y e di leggere il registro y = registers[x]. Ogni registro è unsigned int da 2 byte, supporta anche i registri HL da 1 byte (unsigned char);
• file_checker.py: valida il file. Si occupa di controllare se il file esiste, se non è una directory e se il file è leggibile;
• exceptions.py: il file che contiene le varie classi di eccezioni;
• py88.py: è la classe che si occupa di interpretare le istruzioni;
• stack.py: è la classe che si occupa di emulare il comportamento dello stack memorizzando interi a 2byte (indirizzi e dati);
• test.s: file di test scritto in 8088
• instruction.py: la classe Instruction contiene l'istruzione ed i suoi operandi, in modo da poterli richiamare al bisogno;
• variable.py: la classe Var contiene il nome, la dimensione del dato, in modo da poterli richiamare al bisogno;
• divide_file.py: si occupa di fare il parse del programma dividendo sezione text, bss, data e le costanti;
• executer.py: la classe core esegue le istruzioni andando a modificare stack, registri e i valori in memoria

Come utilizzare py88

richiede python 3.10

Per usare py88 è sufficiente richiamare python3 passando come argomento il file main.py.

python3 py88/main.py test.s

se si volesse eseguire il debug al codice è sufficiente aggiungere l'opzione -d dopo il file .s

Istruzioni

op, op1, op2 sono operandi generici. Essi possono essere referenze a dati in memoria, costanti o registri.

Costanti di tipo binario (0b000101), decimali (4289), esadecimali (0x69), ottali (0o263).

I puntatori alla memoria vengono dichiarati con le parentesi: (BX) oppure (var).

Si possono usare i registri a 1 o 2 byte (AX, BX...)

Ciascuna istruzione può avere una etichetta in modo da poter essere richiamata.

Manipolazione dello stack

• PUSH op -> inserisce op nello stack;
• POP [opzionale op] -> fa il pop dallo stack, se è presente un operando carica il risultato del pop dentro.

Operazioni matematiche

• ADD(B) op1, op2 -> esegue l'addizione e poi memorizza il risultato su op1
• SUB(B) op1, op2 -> esegue la sottrazione e poi memorizza il risultato su op1
• MUL op -> esegue la moltiplicazione fra AX e OP e poi memorizza il risultato su AX
• MULB op -> esegue la moltiplicazione fra AL e OP e poi memorizza il risultato su AL
• DIV op -> esegue la divisione fra AX e OP e poi memorizza il risultato su AX e il resto su DX
• DIVB op -> esegue la divisione fra AL e OP e poi memorizza il risultato su AL e il resto su AH
• INC op -> incrementa di 1 OP
• DEC op -> decrementa di 1 OP

Operazioni logiche

• AND op1, op2 -> esegue l'operazione AND fra OP1 e OP2 e poi memorizza il risultato su OP1
• OR op1, op2 -> esegue l'operazione OR fra OP1 e OP2 e poi memorizza il risultato su OP1
• NEG op -> esegue l'operazione NOT su OP e poi memorizza il risultato su OP
• XOR op1, op2 -> esegue l'operazione XOR fra OP1 e OP2 e poi memorizza il risultato su OP1

Modifica al flusso del programma

• LOOP etichetta -> se il registro CX è maggiore o uguale a 0 fa un jump all'etichetta e decrementa CX
• JMP etichetta -> fa un salto incondizionato a quella etichetta
• CMP op1, op2 -> esegue la comparazione fra OP1 e OP2
• JCXZ etichetta -> controlla se CX è uguale a 0
• JGE etichetta -> se durante il precedente confronto $a>=b$ allora salta
• JO etichetta -> se durante il precedente confronto $a+b$ causa un overflow allora salta
• JLE etichetta -> se durante il precedente confronto $a<=b$ allora salta
• JE etichetta -> se durante il precedente confronto $a==b$ allora salta
• JL etichetta -> se durante il precedente confronto $a \lt b$ allora salta
• JG etichetta -> se durante il precedente confronto $a \gt b$ allora salta
• JNE etichetta -> se durante il precedente confronto $a!=b$ allora salta
• CALL etichetta -> chiama una funzione

Chiamate al sistema operativo

• SYS -> esegue una syscall al sistema operativo. Le chiamate supportate sono printf, write (solo su stdout), getchar ed exit

Gestione della memoria

• MOV(B) op1, op2 -> copia OP2 in OP1