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Version: 2025

01 - Mini-processeur

Simuler l’exécution d’un jeu d’instructions​

Objectifs du TP​

Dans ce TP, vous allez simuler le fonctionnement d'un processeur avec trois registres et un nombre réduit d’instructions, qui parcourt des fichiers .asm. Vous allez travailler et vous habituer avec les chaînes de caractères en Kotlin.

Théorie nécessaire​

Instructions du processeur​

Comme vous avez appris au cours, les processeurs ne travaillent pas avec les langages de haut niveau. En réalité, ils ont un ensemble d’instructions simples, spécifiques à chaque architecture, qu’ils peuvent executer (et c’est le but du compilateur de transformer le code haut-niveau dans des tels instructions).

Registres​

Les registres sont des composantes du processeur dans lequels on peut stocker des données. Pensez au registres comme des unités très petites de memoire (en fonction de processeur, on peut avoir des registres sur 8, 16, 32 ou même 64 bits). L’accès au registres est très vite, donc dans un programme usuel on peut les utiliser pour des valeurs qu’on utilise fréquemment. Dans un programme d’assemblage, on utilise les registres directement, en écrivant leurs noms, comme les variables dans les langages de haut-niveau.

    ; Exemple de code dans langage d'assemblage
    ; ax, bx et cx sont des registres
    mov ax, bx
    add bx, cx
    div cx

Syntaxe de base​

La syntaxe pour une instruction en langage d’assemblage est: instruction [opérande 1, opérande 2, ..]. Le nombre d'opérandes dépend de l’instruction. Chaque ligne contient une seule instruction et ses opérandes.

astuce

Pour plusieurs informations sur le langage d’assemblage, consultez les liens dans la séction “Sources”!

Exercice​

Pour le TP d’aujourd’hui, vous allez recevoir des fichiers .asm contenant des instructions de processeur que vous devez executer. C’est à vous de parcourir les fichiers, aussi que d’écrire l’implantation pour chaque instruction nécessaire.

Le processeur a trois registres, A, B et C dans lesquels on peut garder que des valeurs entières (Int). Au debut du chaque programme, les registres ont la valeur 0. Les instructions demandées sont:

InstructionOpérandesDescriptionExemple
movreg1, reg2/valCopie val ou la valeur située en reg2 dans reg1.
Equivalent en programmation reg1 = reg2 ou reg1 = val		mov A, 2
addreg1/val1, reg2/val2Fait la somme entre la valeur située en reg1 ou val1 et la valeur située en reg2 ou val2 et met le résultat dans le registre C.
Equivalent en programmation C = reg1 + reg2		add A, B
subreg1/val1, reg2/val2Fait la différence entre la valeur située en reg1 ou val1 et la valeur située en reg2 ou val2 et met le résultat dans le registre C.
Equivalent en programmation C = reg1 - reg2		sub A, B
mulreg1/val1, reg2/val2Fait le produit entre la valeur située en reg1 ou val1 et la valeur située en reg2 ou val2 et met le résultat dans le registre C.
Equivalent en programmation C = reg1 * val2		mul A, B
divreg1/val1, reg2/val2Fait la division entre la valeur située en reg1 ou val1 et la valeur située en reg2 ou val2 et met le quotient dans le registre C.
Equivalent en programmation C = reg1 / val2		div A, B
cmpreg/valCompare la valeur située en A avec val ou la valeur située en reg et met le résultat dans le registre C. Le résultat de la comparaison est -1 si la valeur de A est plus petite que val ou que celle du reg, 1 si elle est plus grande, ou 0 si les deux sont égales.
Equivalent en programmation C = reg1.compareTo(reg2)		cmp 7
printreg/valAffiche sur une ligne de la sortie standard la valeur située en reg ou val.
Equivalent en programmation print(reg)		print A

Examples​

    ; 1. Calculer et afficher la somme et la différence entre deux nombres (dans notre cas, 47 et 38)
    mov A, 47    ; on met le premier nombre dans le registre A
    mov B, 38    ; on met le deuxième nombre dans le registre B
    add A, B     ; on fait la somme entre les deux nombres (sachant que le résultat se trouve maintenant dans le registre C)
    print C      ; on affiche la somme
    sub A, B     ; on fait la différence entre les deux nombres (toujours sachant que le résultat se trouve maintenant dans le registre C)
    print C      ; affiche la différence
    ; 2. Calculer le reste de la division entre deux nombres (dans notre cas, 41 et 6)
    mov B, 41    ; on met le premier nombre dans le registre B
    mov A, 6     ; on met le deuxième nombre dans le registre A
    div B, A     ; on fait la divison (sachant que le résultat se trouve maintenant dans le registre C)

    ; Pour calculer le reste, on multiplie le diviseur avec le quotient et on soustrait le résultat du dividende.

    mul C, A     ; le produit entre le diviseur et le quotient
    sub B, C     ; on fait la différence entre le dividende initial et le produit calculé par nous
    print C      ; on affiche le reste de la division (qui se trouve dans le registre C)

Conseils avant de commencer​

  • Dans les fichiers du TP, regardez les contenus d’un fichier .asm. Observez la syntaxe d’un programme entier.
  • Commencez par parcourir un fichier et afficher ses lignes individuellement (partagez les lignes en utilisant la fonction split()).
  • Ensuite, pour chaque ligne, séparez l’instruction et ses opérandes.
  • Implantez les instructions
  • Enfin, executez le programme.
attention

Pendant ce TP, vous ne pouvez pas utiliser des expressions régulières que pour la fonction split(). On va travailler avec les expression régulières dans un TP prochain.

Sources​