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qu'est-ce qu'est CALM? - ASCALM - assembleur croisé avec CALM
CALM Assembleur CALM
Qu'est-ce qu'est CALM ?
CALM est l'abréviation pour Common Assembly Language for
Microprocessors (langage d'assemblage commun pour microprocesseurs).
CALM n'est pas un nouveau langage de programmation mais plutôt une
autre notation des instructions qui est plus uniforme et indépendante
du fabricant. Actuellement, chaque fabricant définit pour son
microprocesseur un propre langage d'assemblage. La terminologie
utilisée dépend fortement du microprocesseur. Mais il manque toujours
une notation uniforme pour des instructions qui sont fonctionnellement
100% identiques.
CALM profite du fait que beaucoup d'instructions exécutent
exactement la même opération sur les microprocesseurs les plus
différents. N'est-il donc pas dans ces cas évident de définir la même
notation - indépendant du processeur - pour ces instructions?
Que définit CALM ?
CALM définit une syntaxe uniforme et indépendante du processeur
pour les instructions et les pseudo-instructions. Suite à une longue
expérience et des essais pratiques, on a pu exprimer presque toutes
les instructions d'un microprocesseur avec les instructions définies
par CALM et leurs notations.
CALM définit une terminologie d'assembleur cohérente. Et un concept
est présenté qui montre, comment une instruction est composée.
L'utilisateur comprend, pourquoi une instruction est écrite en CALM
d'une certaine manière et pas d'une autre. En plus, une notation
uniforme est définie pour les codes opératoires, les modes
d'adressage, les indicateurs d'adresses et de données, etc.
CALM propose une notation unique des instructions pour tous les
(micro)processeurs. CALM atteint cet objectif dans environ 95% des
instructions d'un microprocesseur. Le reste est dû à des
particularités spécifiques du processeur qui ne sont pas exprimables
par un langage d'assemblage commun. Mais il est souvent dans ces cas
préférable que ces particularités se distinguent aussi par une
notation différente.
Quelles sont les avantages pour l'utilisateur ?
Une notation uniforme des instructions et particulièrement des
modes d'adressages donne une image objective de la performance d'un
microprocesseur. On peut donc comparer des microprocesseurs.
Pour la première fois, les programmeurs de différents
microprocesseur peuvent communiquer ensemble. Jusqu'à présent, les
notations différentes empêchaient ce premier pas.
Les changements de processeurs sont considérablement simplifiés,
car la notation des instructions ne change pas. Il faut apprendre la
structure générale et quelques particularités du nouveau processeur.
CALM n'est pas seulement utilisable pour les microprocesseurs mais
aussi pour les miniprocesseurs, les processeurs des ordinateurs de
grande taille et les unités microprogrammées. CALM est extensible et
n'est pas limité qu'aux processeurs 8, 16 et 32 bits.
Et quelles sont les désavantages ?
CALM définit uniquement la partie logiciel d'un processeur. Si par
contre quelqu'un a besoin de savoir des détails sur le matériel (temps
d'exécution, code machine, brochage, charge électrique, indications
concernant les fonctions intégrées comme compteur, unité d'accès à la
mémoire [DMA], etc.), la documentation du fabricant est indispensable.
L'utilisateur doit donc connaître temporairement les deux notations
des instructions: celle de CALM et celle du fabricant.
Exemples
La page suivante illustre la notation des instructions en CALM et
celle du fabricant pour les microprocesseurs 8080, iAPX86 et 68000.
CALM Assembleur CALM
; i8080: multiplication: RESULTAT.16 = MUL1.8 * MUL2.8
; modifie: A, B, D, E, H, L, F
MULT: MULT:
MOVE MUL1,A LDA MUL1
MOVE A,E MOV E,A
MOVE #0,D MVI D,0
MOVE MUL2,A LDA MUL2
MOVE #0,HL LXI H,0
MOVE #8,B MVI B,8
BOUCLE$: BOUCLE:
ADD HL,HL DAD H
RLC A RAL
JUMP,CC SUITE$ JNC SUITE
ADD DE,HL DAD D
SUITE$: SUITE:
DEC B DCR B
JUMP,NE BOUCLE$ JNZ BOUCLE
MOVE HL,RESULTAT SHLD RESULTAT
RET RET
; iAPX86: traduit une chaîne de caractères EBCDIC en codes ASCII
; ( termine); supposition: ES = DS, [DS] est équivalent à
; {DS}*16; modifie: AL, BX, CX, DI, SI, F
EBCDIC_ASCII: EBCDIC_ASCII: PROC NEAR
MOVE.16 #CONV_TAB,BX MOV BX,OFFSET CONV_TAB
MOVE.16 #EBCDIC_CARACT,SI MOV SI,OFFSET EBCDIC_CARACT
MOVE.16 #ASCII_CARACT,DI MOV DI,OFFSET ASCII_CARACT
MOVE.16 [DS]+ASCII_LONGUEUR,CX MOV CX,SIZE ASCII_LONGUEUR
AUTOINC CLD
BOUCLE$: BOUCLE:
MOVE.8 [DS]+{SI!},AL LODS EBCDIC_CARACT
MOVE.8 [DS]+{BX}+{AL},AL XLAT CONV_TAB
MOVE.8 AL,[ES]+{DI!} STOS ASCII_CARACT
COMP.8 #16'D,AL CMP AL,0DH
LOOP,NE BOUCLE$ LOOPNE BOUCLE
RET.16 RET ; EQ: CR trouvé
; 68000: division: D4 = D5D4 / D3, reste dans D5, CS si erreur
DIV64: DIV64 ; modifie: D3, D4, D5, F
TEST.32 D3 TST.L D3
JUMP,ZS R8^DIV_ZERO$ BEQ.S ZERO
PUSH.32 D0 MOVE.L D0,-(A7)
MOVE.32 #32-1,D0 MOVEQ #32-1,D0
DIV_BOUCLE$: BOUCLE
SETX ORI #$10,CCR
RLX.32 D4 ROLX.L D4
RLX.32 D5 ROLX.L D5
JUMP,CS R8^DIV_DEPASSEMENT$ BCS.S DEPASSEMENT
SUB.32 D3,D5 SUB.L D3,D5
JUMP,HS R8^DIV_OK$ BCC.S OK
ADD.32 D3,D5 ADD.L D3,D5
TCLR.32 D4:#0 BCLR #0,D4
DIV_OK$: OK
DJ.16,NMO D0,DIV_BOUCLE$ DBRA D0,BOUCLE
POP.32 D0 MOVE.L (A7)+,D0
CLRC ANDI #$FE,CCR
RET RTS
DIV_DEPASSEMENT$: DEPASSEMENT
POP.32 D0 MOVE.L (A7)+,D0
DIV_ZERO$: ZERO
SETC ORI #$1,CCR
RET RTS
CALM Assembleur - description du produit (PC/MS-DOS, Atari ST, Smaky)
L'assembleur CALM est constitué de plusieurs programmes et fichiers:
Les programmes d'assembleur
ASCALM: Le véritable assembleur. Il fonctionne comme tous les
autres assembleurs. Seule différence: Il faut écrire les programmes
dans le langage d'assemblage CALM. Avantage: Ce langage d'assemblage
ne se distingue pas de processeur à processeur. Avec le module
correspondant, on peut générer un code machine (sans éditeur de liens)
pour presque tous les microprocesseurs (voir liste).
Caractéristiques de l'assembleur: étiquettes (32 caractères
significatifs), étiquettes locales, expressions avec une résolution de
32 bits, assemblage conditionnel (.IF/.ELSE/.ENDIF), listage
conditionnel (.LIST/.ENDLIST), insertion de fichiers d'une taille
quelconque (.INS), heure et date actuelle du système accessible par
des constantes, insertion des messages d'erreurs directement dans le
fichier source, générateur des références croisées, macros, etc.
Caractéristiques (macro): on peut spécifier jusqu'à huit paramètres et
un indicateur de données lors d'un appel de macro. La longueur d'un
paramètre n'est limitée que par la longueur de ligne. On peut
prédéfinir des paramètres. On peut distinguer au moment de l'appel à
une macro entre les paramètres prédéfinis et transmis. Des macros
peuvent appeler d'autres macros (jusqu'à 10 niveaux imbriqués). En
plus, on peut analyser les paramètres transmis avec des fonctions
spéciales (comparer, copier, tester, etc.). Ainsi on peut construire
des macros puissantes qui p.ex. traduisent les instructions de la
notation du fabricant en notation CALM. Format de sortie pour le code
machine: MUFOM (voir sous MUFBIN).
MUFBIN: Convertit les fichiers objets (format MUFOM) générés par
l'assembleur vers les formats: binaire (.BIN/.COM), hex, Intel hex
(.HEX), Motorola format S (.FRS), PC/MS-DOS (.EXE) et Atari ST
(.TOS/.TTP/.PRG).
Debogueur: Debogueur pour 8086 (DBGCALM, PC/MS-DOS) ou 68000
(DEBUG68, Atari ST/Smaky 100). Avec désassembleur utilisant la
notation CALM.
Les programmes auxiliaires
CALMMENU présente un menu simple.
FORMCALM formate un fichier source (en notation CALM).
LSTTOASM transforme un listage en source.
PFED un éditeur de programme (avec macros!).
PROCSET change la valeur par défaut dans les modules *.PRO.
SPACETAB remplace les espaces par les tabulateurs.
TABSPACE remplace les tabulateurs par les espaces.
TESTLIST contrôle un fichier de listage.
Les fichiers pour un processeur
*.DOK carte de réf. CALM pour le processeur *, p.ex. Z80.DOK.
*.PRO le module pour le processeur *, par exemple Z80.PRO.
B*.TXT description du module de processeur, p.ex. BZ80.TXT.
C*.TXT comparaison des instr. (notation du fabricant -> CALM).
D*.EXE disassembleur CALM pour le processeur *, p.ex. DZ80.EXE.
I*.TXT liste des codes machines avec notation CALM
(désassemblage).
ST*.ASM liste triée des instructions en notation CALM.
S_*.ASM exemples (ou E*.ASM ou *.ASM).
T*.ASM fichier de test (liste des instructions).
xxx_CALM traducteur (notation du fabricant -> CALM)
CALM_xxx traducteur (CALM -> notation du fabricant)
Note: selon le processeur, quelques fichiers ci-dessus manquent.
Remarques concernant l'assembleur CALM
Code objet sans éditeur de liens
L'assembleur CALM génère sans éditeur de liens (linker) un code
objet dans le format dit MUFOM. Ainsi, l'utilisateur obtient après
transformation du format MUFOM en format binaire un exécutable.
Dans la plupart des cas, ceci est suffisant. De plus, la
combinaison assembleur-éditeur de liens qui génère des parties de
programmes translatables, est souvent plus lente qu'un assembleur qui
reassemble chaque fois le programme entier et qui génère directement
le code machine. Mais pour cela, il faut qu'un matériel performant
soit à disposition (p.ex. disques durs, RAM-disk).
La manière de programmation dépend des exigences. Pour les
microprocesseurs (6502, 6800, 8080, Z80) et microordinateurs (sur une
puce) simples 8 bits, les programmes sont relativement petits. Et ces
processeurs sont souvent basés sur des systèmes d'exploitation qui
chargent et exécutent les programmes toujours à la même adresse.
Les exigences sont plus sévères pour les microprocesseurs (6809,
iAPX86, 68000, NS32000) et les systèmes d'exploitations plus
performants. Les programmes doivent s'exécuter à n'importe quelle
adresse mémoire et il faut diviser le programme en segments de
programme, de données et de pile. Les deux exigences sont réalisables
sans problème grâce aux modes d'adressage performants (adressage
relatif, adressage indirect avec déplacement quelconque, etc.).
Avec l'assembleur CALM, le programmeur peut librement choisir le
mode d'adressage. S'il veut générer des programmes indépendants de
l'adresse mémoire (c.à.d. qui sont exécutables à n'importe quelle
adresse sans relogement), il a seulement le droit d'utiliser
l'adressage relatif. Il peut accéder les segments de données et de
pile uniquement par l'adressage indirect. Récompense de ces
limitations: le programme généré est directement exécutable à
n'importe quelle adresse mémoire sans relogement.
Il faut aussi tenir en compte que l'environnement de programmation
a changé. Personne n'accède aujourd'hui les programmes et les données
par l'adressage absolu dans une mémoire centrale d'un Moctets et plus.
Ce concept demande donc une certaine discipline de la part du
programmeur car il ne peut plus utiliser tous les modes d'adressage.
Sinon, un assembleur avec éditeur de liens est nécessaire.
Code objet en format MUFOM
L'assembleur CALM génère un objet dans le format MUFOM. Ce format a
quelques avantages par rapport aux formats .HEX (Intel) et format S
(Motorola). En plus des caractéristiques des deux formats "standards"
comme somme de contrôle, adresses de données, adresse de début,
caractères ASCII, possibilité d'édition, etc., les informations
suivantes s'y trouvent: version de l'assembleur et du module
(description du processeur), nom du fichier, datation, type de
processeur utilisé (.PROC), indications sur l'architecture du
processeur, ainsi toutes les chaînes de caractères .TITLE et .CHAP
apparaissent dans ce format. Toutes ces informations sont non-codées
(caractères ASCII) et par conséquent lisibles par la commande TYPE.
En outre, le format MUFOM est aussi utilisable pour la génération
d'objets translatables. Le format MUFOM est indépendant du processeur.
Actuellement, l'assembleur CALM utilise uniquement les instructions
MUFOM qui sont nécessaire pour des objets non-translatables.
Documentation du processeur
La documentation CALM livrée avec un processeur ne suffit pas pour
comprendre un processeur dans tous les détails. Ceci est surtout vrai
pour les microprocesseurs et microordinateurs (sur une puce) avec des
fonctions intégrées (mémoire, accès direct à la mémoire [DMA], E/S).
Il est donc presque toujours nécessaire de disposer de la
documentation correspondante du fabricant. C'est pourquoi, la
documentation CALM contient aussi des listes de comparaison.
Cartes de référence CALM
Carte de référence CALM
Dans une carte de référence CALM (en anglais CALM reference card),
toutes les instructions d'un microprocesseur sont énumérées d'une
manière bien disposée en utilisant le langage d'assemblage CALM qui
est indépendant du fabricant. Sur quelques pages vous obtenez une vue
d'ensemble étendue.
Intérêt d'une carte de référence CALM
Les cartes de référence CALM sont en premier lieu prévues comme
aide à la programmation quotidienne: Quels modes d'adressage sont
permis avec AND? Quels indicateurs sont modifiés avec COMP? etc.
Mais même si vous ne vous intéressez pas à l'assembleur CALM, une
carte de référence peut être fort utile pour vous. Par exemple, si
vous:
- voulez faire une meilleure connaissance de votre microprocesseur
grâce à une présentation différente
- voulez obtenir une description indépendante du fabricant de
toutes les instructions d'un microprocesseur
- voulez comparer des microprocesseurs et ne pas dépendre
des indications du fabricant uniquement
- cherchez un nouveau, meilleur microprocesseur
- devez porter un jugement sur les performances d'un
microprocesseur
- devez indiquer si un microprocesseur possède un(e) instruction/
code opératoire/mode d'adressage/type de données particulier
- voulez d'abord faire la connaissance de CALM
Organisation d'une carte de référence CALM
Toutes les cartes de référence CALM sont constituées de la même
façon. Ceci donne d'une part un aspect homogène, et d'autre part, des
comparaisons directes sont possibles.
De plus, les codes opératoires du fabricant sont indiqués en
dessous des codes opératoires CALM.
Les cartes de référence CALM sont rédigées en anglais.
Livraison d'une documentation de carte de référence CALM
Une documentation de carte de référence CALM consiste en:
- carte de référence CALM
- comparaison des instructions: notation du fabricant -> notation
CALM
- exemple (en notation CALM et du fabricant)
- une liste triée par ordre alphabétique de tous les codes
opératoires (notation CALM)
- une liste triée par ordre alphabétique de tous les codes
machines avec les instructions correspondantes (notation CALM)
Exemple d'une carte de référence CALM
La carte de référence CALM du microprocesseur 8080/5 est présentée
dans les pages suivantes.
8080/8085 - 1
8080/8085
CALM REFERENCE CARD
8080/8085 Description
Programming Model
15 8 7 0
-----------------------------------------------------------------
A [ accumulator | N . Z . x . H . 0 . P . v . C ] F
-----------------------------------------------------------------
B [ | ] C
-----------------------------------------------------------------
D [ | ] E
-----------------------------------------------------------------
H [ | ] L
-----------------------------------------------------------------
15 0
-----------------------------------------------------------------
[ stack pointer ] SP
-----------------------------------------------------------------
[ program counter ] PC
-----------------------------------------------------------------
General
Address: 16 bit
Data: 8 bit (8085: data multiplexed with addresses A0-A7)
Abbreviations used
v 16'0, 16'8, 16'10, 16'18, 16'20, 16'28, 16'30, 16'38
r8 A B C D E H L
s8 B C D E H L
r16 BC DE HL SP
i8 {BC} {DE} {HL}
VAL8 8-bit value
VAL16 16-bit value
cc EQ NE CS CC MI PL PO PE
Modifications versus CALM Standard
8 Bit: All transfers are 8 bits wide, except those determined by
register names (1 letter = 8 bit, 2 letters = 16 bits).
Flag v Unspecified 8085 flag: 2's complement overflow (in arithmetic
8-bit and 16-bit operations). 8080: flag is always 1. (U8085)
Flag x Unspecified 8085 flag: sign(op1)*sign(op2) + sign(op1)*sign
(result)(U8085) + sign(op2)*sign(result). For COMP and SUB,
invert sign(op2). 8080: flag is always 0.
Remarks
- flag equalities: EQ=ZS, NE=ZC, CS=LO, CC=HS, MI=NS, PL=NC.
- Reset: IOFF
JUMP 16'0
- Interrupt: IOFF
CALL v
Additional interrupt addresses for 8085: 16'2C, 16'34, 16'3C. (8085)
- NMI: IOFF (8085)
CALL 16'24
- CALM - Intel register names: equal except: F=PSW and 16 bit names.
- CALM - Intel flag names: N=S, Z=Z, H=AC, P=P, C=C.
8080/8085 - 2
Transfer instructions
MOVE #VAL8 |,A []
VAL16 |
r8 |
i8 |
$VAL8 |
A,| VAL16
| r8
| i8
| $n
(MVI LDA MOV LDAX IN STA MOV STAX OUT)
MOVE #VAL8 |,s8 []
s8 |
{HL} |
s8,{HL}
(MVI MOV MOV)
MOVE #VAL16,r16 []
VAL16,HL
HL,VAL16
HL,SP
(LXI LHLD SHLD SPHL)
MOVE HL,{DE} [] (U8085)
{DE},HL
#{HL}+VAL8,DE
#{SP}+VAL8,DE
(SHLX LHLX LDHI LDSI)
PUSH | r16 [], r16 without SP
POP | AF [], [all] if POP AF
(PUSH POP)
SETC [C=1]
(STC)
EX DE,HL []
{SP},HL
(XCHG XTHL)
Arithmetic instructions
ADD | #VAL8 |,A [N,Z,H,P,C]
ADDC | r8 | [N,Z,H,P,C]
SUB | {HL} | [N,Z,H,P,C]
SUBC | [N,Z,H,P,C]
COMP | [N,Z,H,P,C]
(ADI ADD ACI ADC SUI SUB SBI SBB CPI CMP)
ADD r16,HL [C]
(DAD)
SUB BC,HL [N,Z,x,H,P,v,C] (U8085)
(DSUB)
INC | r8 [N,Z,H,P]
DEC | {HL} [N,Z,H,P]
(INR DCR)
INC | r16 []
DEC |
(INX DCX)
8080/8085 - 3
Logical instructions
AND | #VAL8 |,A [N,Z,H,P,C=0]
OR | r8 | [N,Z,H,P,C=0]
XOR | {HL} | [N,Z,H,P,C=0]
(ANA ANI ORA ORI XRA XRI)
NOT A []
NOTC [C]
(CMA CMC)
Shift instructions
RR | A [C = A:#0]
RRC | [C = A:#0]
RL | [C = A:#7]
RLC | [C = A:#7]
(RRC RAR RLC RAL)
ASR HL [C = L:#0] (U8085)
RLC DE [v,C = D:#7] (U8085)
(ARHL RDEL)
Program flow instructions
JUMP,cc | VAL16 []
JUMP |
CALL,cc |
CALL |
JUMP {HL} []
JUMP,XC | VAL16 [] (U8085)
JUMP,XS |
(J- JMP C- CALL PCHL JNX5 JX5)
RST v []
RST,VS 16'40 [] (U8085)
(RST RSTV) one byte call (restart)
RET,cc []
RET []
WAIT []
NOP []
ION []
IOFF []
(R- RET HLT NOP EI DI)
Special instructions
DAA A [N,Z,H,P,C]
(DAA) Decimal Adjust A, only valid after ADD and ADDC
RIM | A [] (8085)
SIM | RIM: read interrupt mask
(RIM SIM) SIM: set interrupt mask
RETEM [all] return from emulation mode (V20)
(RETEM) POP.16 IP; POP.16 CS; POP.16 SF;
MD bit write disable
TRAPNATIVE #VAL8 [MD=1] trap to native mode (8086)(V20)
(CALLN) PUSH.16 SF; PUSH.16 CS; PUSH.16 IP; SET MD;
return with RETI.32
Notes
(8085) only available in 8085.
(U8085) unspecified 8085 flag or operation code.
(V20) only available in V20, V30, V40, and V50 (8080 emulation
mode). (c) Patrick Faeh, June 1985.