Разработка компилятора ассемблера для процессора i80386

Написание компилятора ассемблера сводиться к выполнению следующих шагов:

1. Написание парсера языка
2. Перевод по таблицам мнемокода в машинный код (то есть компиляция)
3. Подключение библиотечных (*.LIB) и объектных (*.OBJ) файлов
4. Сохранение полученных кодов в формате EXE-файла

Парсер языка - дело не такое уж и сложное. Сделаем для этого класс CParser.

Другое дело процесс компиляции. Для этого компилятор по данным парсера должен перелопатить кучу таблиц перевода мнемокодов в машинные коды. Таблицы приведены ниже.

1. Операции над целыми числами

Команды пересылки данных

Мнемокод	Операнд	Код
MOV	r/m, reg	100010dw | modregr/m
MOV	r/m, imm	1100011w | mod000r/m | data
MOV	reg, imm	1011wreg | data
MOV	acc, mem	101000dw | addr
MOV	r/m, seg	100011d0 | modsegr/m
MOV	reg32, sys	00001111 | 00100tdg | 11sysreg
XCHG	r/m, reg	1000011w | modregr/m
XCHG	acc, reg16/32	10010reg
PUSH	r/m16/32	11111111 | mod110r/m
PUSH	reg16/32	01010reg
PUSH	seg (только cs, ds, ss, es)	00seg110
PUSH	seg	00001111 | 10seg000
PUSH	imm	011010s0 | data
POP	r/m16/32	10001111 | mod110r/m
POP	reg16/32	01011reg
POP	seg (только cs, ds, ss, es)	00seg111
POP	seg	00001111 | 10seg001
PUSHA	-	01100000
PUSHAD	-	01100000
POPA	-	01100001
POPAD	-	01100001
IN	acc, imm8	1110010w | data
IN	acc, DX	1110110w
OUT	acc, imm8	1110011w | data
OUT	acc, DX	1110011w
MOVSX	reg16/32, r/m8	00001111 | 1011111w | modregr/m
MOVSX	reg32, r/m16	00001111 | 1011111w | modregr/m
MOVZX	reg16/32, r/m8	00001111 | 1011011w | modregr/m
MOVZX	reg32, r/m16	00001111 | 1011011w | modregr/m
XLAT	-	11010111
XLATB	-	11010111
LEA	reg16/32, mem16/32	10001101 | modregr/m (только для mod != 11)
LDS	reg16/32, mem16/32	11000101 | modregr/m (только для mod != 11)
LES	reg16/32, mem16/32	11000100 | modregr/m (только для mod != 11)
LFS	reg16/32, mem16/32	00001111 | 10110100 | modregr/m (только для mod != 11)
LGS	reg16/32, mem16/32	00001111 | 10110101 | modregr/m (только для mod != 11)
LSS	reg16/32, mem16/32	00001111 | 10110010 | modregr/m (только для mod != 11)

Команды арифметических операций

Мнемокод	Операнд	Код
ADD	r/m, reg	000000dw | modregr/m
ADD	acc, imm	0000010w | data
ADD	r/m, imm	100000sw | mod000r/m | data
ADC	r/m, reg	000100dw | modregr/m
ADC	acc, imm	0001010w | data
ADC	r/m, imm	100000sw | mod010r/m | data
SUB	r/m, reg	001010dw | modregr/m
SUB	acc, imm	0010110w | data
SUB	r/m, imm	100000sw | mod101r/m | data
SBB	r/m, reg	000110dw | modregr/m
SBB	acc, imm	0001110w | data
SBB	r/m, imm	100000sw | mod011r/m | data
CMP	r/m, reg	001110dw | modregr/m
CMP	acc, imm	0011110w | data
CMP	r/m, imm	100000sw | mod111r/m | data
MUL	r/m	1111011w | mod100r/m
IMUL	r/m	1111011w | mod101r/m
IMUL	reg16/32, r/m16/32	00001111 | 10101111 | mоdregr/m
IMUL	reg16/32, r/m16/32, imm16/32	011010s1 | mоdregr/m | data
DIV	r/m	1111011w | mod110r/m
IDIV	r/m	1111011w | mod111r/m
CBW	-	11010101
CWDE	-	11010101
CWD	-	10011001
CDQ	-	10011001
AAA	-	00110111
AAS	-	00111111
AAM	-	11010100 00001010
AAD	-	11010101 00001010
DAA	-	00100111
DAS	-	00101111
INC	r/m	1111111w | mod000r/m
INC	reg16/32	01000reg
DEC	r/m	1111111w | mod001r/m
DEC	reg16/32	01001reg
NEG	r/m	1111011w | mod011r/m

Команды логических операций и сдвигов

Мнемокод	Операнд	Код
AND	r/m, reg	001000dw | modregr/m
AND	acc, imm	0010010w | data
AND	r/m, imm	100000sw | mod100r/m | data
OR	r/m, reg	000010dw | modregr/m
OR	acc, imm	0000110w | data
OR	r/m, imm	100000sw | mod001r/m | data
XOR	r/m, reg	001100dw | modregr/m
XOR	acc, imm	0011010w | data
XOR	r/m, imm	100000sw | mod110r/m | data
NOT	r/m	1111011w | mod010r/m
TEST	r/m, reg	1000010w | modregr/m
TEST	acc, imm	1010100w | data
TEST	r/m, imm	1111011w | mod000r/m | data
SAL	r/m, 1	1101000w | mod100r/m
SAL	r/m, CL	1101001w | mod100r/m
SAL	r/m, imm8	1100000w | mod100r/m | data
SAR	r/m, 1	1101000w | mod111r/m
SAR	r/m, CL	1101001w | mod111r/m
SAR	r/m, imm8	1100000w | mod111r/m | data
SHL	r/m, 1	1101000w | mod100r/m
SHL	r/m, CL	1101001w | mod100r/m
SHL	r/m, imm8	1100000w | mod100r/m | data
SHR	r/m, 1	1101000w | mod101r/m
SHR	r/m, CL	1101001w | mod101r/m
SHR	r/m, imm8	1100000w | mod101r/m | data
ROL	r/m, 1	1101000w | mod000r/m
ROL	r/m, CL	1101001w | mod000r/m
ROL	r/m, imm8	1100000w | mod000r/m | data
ROR	r/m, 1	1101000w | mod001r/m
ROR	r/m, CL	1101001w | mod001r/m
ROR	r/m, imm8	1100000w | mod001r/m | data
RCL	r/m, 1	1101000w | mod010r/m
RCL	r/m, CL	1101001w | mod010r/m
RCL	r/m, imm8	1100000w | mod010r/m | data
RCR	r/m, 1	1101000w | mod011r/m
RCR	r/m, CL	1101001w | mod011r/m
RCR	r/m, imm8	1100000w | mod011r/m | data
SHLD	r/m16/32, reg16/32, imm8	00001111 | 10100100 | modregr/m | data
SHLD	r/m16/32, reg16/32, imm8	00001111 | 10100101 | modregr/m
SHRD	r/m16/32, reg16/32, imm8	00001111 | 10101100 | modregr/m | data
SHRD	r/m16/32, reg16/32, imm8	00001111 | 10101101 | modregr/m

Команды битовых и байтовых операций

Мнемокод	Операнд	Код
BT	r/m16/32, reg16/32	00001111 | 10100011 | mоdregr/m
BT	r/m16/32, imm8	00001111 | 10111010 | mоd100r/m | data
BTS	r/m16/32, reg16/32	00001111 | 10111011 | mоdregr/m
BTS	r/m16/32, imm8	00001111 | 10111010 | mоd111r/m | data
BTR	r/m16/32, reg16/32	00001111 | 10110011 | mоdregr/m
BTR	r/m16/32, imm8	00001111 | 10111010 | mоd110r/m | data
BTC	r/m16/32, reg16/32	00001111 | 10101011 | mоdregr/m
BTC	r/m16/32, imm8	00001111 | 10111010 | mоd101r/m | data

Команды операций со строками символов

Мнемокод	Операнд	Код
LODSB	-	10101100
LODSW	-	10101101
LODSD	-	10101101
STOSB	-	10101010
STOSW	-	10101011
STOSD	-	10101011
MOVSB	-	10100100
MOVSW	-	10100101
MOVSD	-	10100101
INSB	-	01101100
INSW	-	01101101
INSD	-	01101101
OUTSB	-	01101110
OUTSW	-	01101111
OUTSD	-	01101111
SCASB	-	10101110
SCASW	-	10101111
SCASD	-	10101111
CMPSB	-	10100110
CMPSW	-	10100111
CMPSD	-	10100111
REP	-	11110011
REPE	-	11110011
REPZ	-	11110011
REPNE	-	11110010
REPNZ	-	11110010

2. Операции управления

Команды передачи управления и прерывания

Мнемокод	Операнд	Код
JMP NEAR	disp8/16/32	111010s1 | data
JMP NEAR	r/m16/32	11111111 | mod100r/m
JMP FAR	disp16:disp16/32	11101010 | data
JMP FAR	r/m16:16/32	11111111 | mod101r/m
CALL NEAR	disp8/16/32	11101000 | data
CALL NEAR	r/m16/32	11111111 | mod010r/m
CALL FAR	disp16:disp16/32	10011010 | data
CALL FAR	r/m16:16/32	11111111 | mod011r/m
RET NEAR	-	11000011
RET NEAR	disp16	11000010 | data
RET FAR	-	11001011
RET FAR	disp16	11001010 | data
RET FAR	disp16	11001010 | data
Jcc	disp8	0111cccc | data
Jcc	disp16/32	00001111 | 1000сссс | data
JCXE	disp8	11100011 | data
LOOP	disp8	11100010 | data
LOOPE	disp8	11100001 | data
LOOPZ	disp8	11100001 | data
LOOPE	disp8	11100000 | data
LOOPZ	disp8	11100000 | data
INT	imm8	11001101 | data
INT	3	11001100
INTO	-	11001110
IRET	-	11001111
IRETD	-	11001111

Команды управления флагами

Мнемокод	Операнд	Код
CLI	-	11111010
STI	-	11111011
CLC	-	11111000
STC	-	11111001
CMC	-	11110101
CLD	-	11111100
STD	-	11111101
LAHF	-	10011111
SAHF	-	10011110
PUSHF	-	10011100
PUSHFD	-	10011100
POPF	-	10011101
POPFD	-	10011101

Команды поддержки языков высокого уровня и управления защитой памяти

Мнемокод	Операнд	Код
BOUND	reg16/32	01100010 | mоdregr/m
ENTER	imm16, imm8	11001000 | data | data
LEAVE	-	11001001
LGDT	mem16	00001111 | 00000001 | mod010r/m
SGDT	mem16	00001111 | 00000001 | mod000r/m
LIDT	mem16	00001111 | 00000001 | mod110r/m
SIDT	mem16	00001111 | 00000001 | mod001r/m
LLDT	r/m16	00001111 | 00000000 | mod010r/m
SLDT	r/m16	00001111 | 00000000 | mod000r/m
LTR	r/m16	00001111 | 00000000 | mod011r/m
STR	r/m16	00001111 | 00000000 | mod001r/m
CLTS	-	00001111 | 00000110
LAR	reg16/reg32, r/m16/32	00001111 | 00000010 | mоdregr/m
LSL	reg16/reg32, r/m16/32	00001111 | 00000011 | mоdregr/m
ARPL	r/m16, reg16	01100011 | mоdregr/m
VERR	r/m16	00001111 | 00000000 | mod100r/m
VERW	r/m16	00001111 | 00000000 | mod101r/m

Команды управления процессором и префиксные байты

Мнемокод	Операнд	Код
LMSW	r/m16	00001111 | 00000001 | mod110r/m
SMSW	r/m16	00001111 | 00000001 | mod100r/m
NOP	-	10010000
HLT	-	11111000

3. Таблицы для удобной работы с операндами

Типы операндов

Код	Имя	Описание
0	-	Нет операнда
1	r/m	Регистр-память (8-ми, 16-ти или 32-х разрядные)
2	reg	Регистр (8-ми, 16-ти или 32-х разрядный)
3	mem	Память
4	seg	Сегментный регистр
5	acc	Регистр аккумулятор
6	imm	Непосредственные данные
7	disp	Смещение
8	sys	Системный регистр

Общий формат команд

Код	MODR/M	SIB	DISP	IMM
1 или 2 байта	0 или 1 байт	0 или 1 байт	0, 1, 2 или 4 байта	0, 1, 2 или 4 байта

Биты, влияющие на код операции

Имя	Описание
d	d = 0 - reg/код - источник, r/m - приёмник, d = 1 - наоборот
w	w = 0 - 8 бит, w = 1 - 16/32 бита
s	s = 1 - imm8, s = 0 - imm16/32
g	g = 1 - отладочный системный регистр
t	t = 1 - тестовый системный регистр

Формат байта MODR/M

7 6	5 4 3	2 1 0
mod	reg/код	r/m

Формат байта SIB

7 6	5 4 3	2 1 0
ss	index	base

Кодировка регистров общего назначения (поля reg)

reg	w=0 (8 бит)	w=1 (16 бит)	w=1 (32 бит)
000	AL	AX	EAX
001	CL	CX	ECX
002	DL	DX	EDX
003	BL	BX	EBX
004	AH	SP	ESP
005	CH	BP	EBP
006	DH	SI	ESI
007	CH	DI	EDI

Назначение поля seg (3 бита)

seg	регистр
000	ES
001	CS
010	SS
011	DS
100	FS
101	GS

Кодировка поля sys - системные регистры CRi, DRi, TRi (3 бита)

sys	CRi	DRi	TRi
000	CR0	DR0	-
001	-	DR1	-
010	CR2	DR2	-
011	CR3	DR3	-
100	-	-	-
101	-	-	-
110	-	DR6	TR6
111	-	DR7	TR6

Назначение поля r/m для 16-ти битного режима

r/m	mod=00	mod=01	mod=10
000	[BX+SI]	[BX+SI+disp8]	[BX+SI+disp16]
001	[BX+DI]	[BX+DI+disp8]	[BX+DI+disp16]
010	[BP+SI]	[BP+SI+disp8]	[BP+SI+disp16]
011	[BP+DI]	[BP+DI+disp8]	[BP+DI+disp16]
100	[SI]	[SI+disp8]	[SI+disp16]
101	[DI]	[DI+disp8]	[DI+disp16]
110	[disp16]	[BP+disp8]	[BP+disp16]
111	[BX]	[BX+disp8]	[BX+disp16]

Примечание: Для mod = 11 поле r/m рассматривается как reg.

Назначение поля r/m для 32-х битного режима

r/m	mod=00	mod=01	mod=10
000	[EAX]	[EAX+disp8]	[EAX+disp16]
001	[ECX]	[ECX+disp8]	[ECX+disp16]
010	[EDX]	[EDX+disp8]	[EDX+disp16]
011	[EBX]	[EBX+disp8]	[EBX+disp16]
100	см. табл. ниже	см. табл. ниже	см. табл. ниже
101	[disp32]	[EBP+disp8]	[EBP+disp32]
110	[ESI]	[ESP+disp8]	[ESP+disp32]
111	[EDI]	[EDI+disp8]	[EDI+disp32]

Примечание: Для mod = 11 поле r/m рассматривается как reg.

Назначение поля base, для r/m = 100 (32-х битный режим)

r/m	mod=00	mod=01	mod=10
000	[EAX+(IR*F)]	[EAX+(IR*F)+disp8]	[EAX+(IR*F)+disp32]
001	[ECX+(IR*F)]	[ECX+(IR*F)+disp8]	[ECX+(IR*F)+disp32]
010	[EDX+(IR*F)]	[EDX+(IR*F)+disp8]	[EDX+(IR*F)+disp32]
011	[EBX+(IR*F)]	[EBX+(IR*F)+disp8]	[EBX+(IR*F)+disp32]
100	[ESP+(IR*F)]	[ESP+(IR*F)+disp8]	[ESP+(IR*F)+disp32]
101	[disp32+(IR*F)]	[EBP+(IR*F)+disp8]	[EBP+(IR*F)+disp32]
110	[ESI+(IR*F)]	[ESI+(IR*F)+disp8]	[ESI+(IR*F)+disp32]
111	[EDI+(IR*F)]	[EDI+(IR*F)+disp8]	[EDI+(IR*F)+disp32]

Кодировка масштабного множителя F

ss	F
00	1
01	2
10	4
11	8

Кодировка индексного регистра IR в байте SIB

index	IR
000	EAX
001	ECX
010	EDX
011	EBX
100	-
101	EBP
110	ESI
111	EDI

Разрядность операндов и относительных адресов в защищённом режиме

Значение бита d	0	0	0	0	1	1	1	1
Префикс OS (66H)	-	-	+	+	-	-	+	+
Префикс AS (67H)	-	+	-	+	-	+	-	+
Разрядность операнда	16	16	32	32	32	32	16	16
Разрядность адреса	16	32	16	32	32	16	32	16

Формирование команд условных переходов

cccc	Мнемоника Jcc
0000	JO
0001	JNO
0010	JB, JNAE
0011	JNB, JAE
0100	JE, JZ
0101	JNE, JNZ
0110	JBE, JNA
0111	JNBE, JA
1000	JS
1001	JNS
1010	JP, JPE
1011	JNP, JPO
1100	JL, JNGE
1101	JNL, JGE
1110	JLE, JNG
1111	JNLE, JG

Буду очень благодарен, если вы укажите ошибки, которые могли возникнуть при опубликовании этих таблиц.