Compile

Sample语言编译器

包括Sample语言词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、汇编代码生成 并将生成的汇编代码在简单虚拟机内运行。 抽象计算机的虚拟硬件配置如下所述：

1、内存为256×256个单元（64K），一个单元成为一个字，一个字有两个字节，地址为0——65535。单元可以存放置零，也可以存放数据。内存单元若存放数据，则数据范围为-32768~+32767或0~65535。一条机器指令占用一个单元，若不考虑数据占用的内存单元，程序最大长度为256×256。

2、虚拟机具有四个通用寄存器（2字节）、一个标志寄存器FlagReg和一个堆栈寄存器TopReg。4个通用寄存器分别标记为R0、R1、R2、R3，除可用于存放操作数和计算结果外，还可用于变址寻址。标志寄存器FlagReg用于保存cmp指令比较结果。堆栈寄存器TopReg用作系统栈顶指针。

寻址方式及寄存器功能说明

• 内存单元若存放指令，高四位（第15、14、13、12位）为操作码、低12位（11——0）用于描述地址。第11、10位表征第一地址，第一地址只能是寄存器。 00：表示第一地址为R0； 01：表示第一地址为R1； 02：表示第一地址为R2； 03：表示第一地址为R3；

第9、8位表征第二地址的寻址方式，第二地址可以是内存直接地址、寄存器或变址寻址，还可以是0——255范围内的直接数。 00：表示直接地址寻址（M），第二操作数在内存低地址区域，地址范围为0255，70位表示内存地址。 01：表示寄存器寻址，3——0位的值可为0——3，分别表示R0——R3（实际上是用第一位和第0位）。7——4位或为0，或为1（实际上使用第5位）。0表示寄存器直接寻址（Ri）， 第二操作数在寄存器Ri中；1表示寄存器间址寻址（@Ri），在寄存器Ri中存放的是第二操作数地址。 10：表示直接数访问立即寻址（D），7——0位表示直接数，直接数范围为0——255。 11：表示以C255为基址，以R3为位移的变址寻址（C[R3]，0≤C≤FFh），7——0位表示C。C相当于段号或页号，R3相当于段内位移或页内位移。当R3用于变址寻址时，R3仅低8位有效，地址计算公式为：C256+（R3&0x00ff）。因二进制位有限，这里约定只有R3可以作为变址寄存器。

• 堆栈寄存器TopReg（2字节）的初始值为0，系统堆栈从内存地址65535开始（0-1=65535）。执行call指令时，TopReg减1，系统将断点存入TopReg所指的内存单元，入口由call指令的第二地址确定；当执行ret指令时，从TopReg所指的单元获取断点，系统将TopReg增1。用户程序从地址0开始存放，CPU模拟器从该地址开始执行程序指令。在编制用户程序时，应注意和堆栈存储区域的冲突。

• 输入输出指令无第二地址，由于第一地址只能是寄存器，故输入输出指令只能对寄存器进行操作。jmp、jmpneg、jmppos、jmpzero和call指令无第一地址。因断点在堆栈中，故ret指令无第一、第二地址。

• 对于某些指令，某些二进制位可能不使用，在编写机器语言程序时，统一将其置位0。

机器语言指令描述

• read（0h）：从键盘读一个字到第一地址。等待用户从键盘输入一个十进制数据，数值范围为-32768~+32767。数据可以空格、Tab和回车结束。在输入过程中，可利用Backspace键删除已输入的字符，也可键入Esc键终止程序执行。若输入数据中存在非法字符，则虚拟裸机拒绝接受，要求用户重新输入。

• write（1h）：从第一地址写一个字到屏幕。

• load（2h）：从第二地址将字装入第一地址。

• store（3h）：将第一地址中的字存放到第二地址。

• call（4h）：转移到第二地址指定的内存单元，执行子程序，断点保留在系统堆栈中。

• ret（5h）：由系统堆栈获得断点，返回。

• add（6h）：将第一地址中的字加上第二地址中的字，结果保留在第一地址中。

• sub（7h）：将第一地址中的字减去第二地址中的字，结果保留在第一地址中。

• mul（8h）：将第一地址中的字乘以第二地址中的字，结果保留在第一地址中。

• div（9h）：将第一地址中的字除以第二地址中的字，结果保留在第一地址中。

• cmp（Ah）：将第一地址中的字和第二地址中的字比较，由系统置位标志寄存器FlagReg。 标志寄存器FlagReg=-1，表示第一地址中的字小于第二地址中的字。 标志寄存器FlagReg=1，表示第一地址中的字大于第二地址中的字。 标志寄存器FlagReg=0，表示第一地址中的字等于第二地址中的字。

• jmp（Bh）：无条件转移到第二地址指定的内存单元。

• jmpneg（Ch）：若标志寄存器FlagReg中的值为-1，转移到第二地址指定的内存单元。

• jmppos（Dh）：若标志寄存器FlagReg中的值为1，转移到第二地址指定的内存单元。

• jmpzero（Eh）：若标志寄存器FlagReg中的值为0，转移到第二地址指定的内存单元。

• halt（Fh）：终止程序执行。