3. Die Assemblersprache

3.1 Aufbau der Assemblersprache

Als typischer Vertreter einer einfachen Registermaschine hat die Minimaschine einen Akkumulator, der bei Rechenoperationen vor der jeweiligen Operation den ersten Operanden und nach Ausführung der Operation das Ergebnis beinhaltet. Bei Speicheroperationen ist er Ziel oder Quelle. Entsprechend ist die Maschine als Ein-Adress-Maschine konzipiert, d. h. die Befehle haben einen Adressteil (in der Regel Speicheradresse oder direkt verwendete Zahl); bei speziellen Befehlen wird der Adressteil nicht benutzt.

Der Assembler erlaubt sowohl absolute Adressierung, d. h. Angabe betroffener Speicherzellen als konkrete Zahlenwerte, als auch symbolische Adressierung. Dabei wird als Adressteil eine Marke (Bezeichner) angegeben; diese Marke ist an anderer Stelle (Programm oder Daten) vereinbart. Der Assembler berechnet dann die Adresse automatisch.

Die Adressierungsarten im Detail:

• Direkte Adressierung der Form <Adresse>: der Adressteil bezeichent die Adresse der anzusprechenden Speicherzelle
• Indirekte Adressierung der Form (<Adresse>): der Adressteil bezeichent eine Speicherzelle, in der die Adresse der anzusprechenden Speicherzelle steht
• Immediate-Adressierung der Form $<Adresse>: der Adressteil ist der Operand; die Immediate-Pseudobefehle mit der Endung "I" haben die gleiche Wirkung

Durch das Einschalten der Erweiterungen werden neben dem Stackpointerregister und zusätzlichen Befehlen auch weitere Adressierungsarten um Zugriff auf auf dem Stack gespeicherte Werte ermöglicht.

• Offset-Adressierung der Form <Adresse>(SP): die Summe aus Adresse und Stackpointerwert bezeichent die Adresse der anzusprechenden Speicherzelle
• Offset-Indirekt-Adressierung der Form @<Adresse>(SP): die Summe aus Adresse und Stackpointerwert bezeichnet eine Speicherzelle, in der die Adresse der anzusprechenden Speicherzelle steht
• Immediate-Offset-Adressierung der Form $<Adresse>(SP): der Adressteil, d. h. die Summe aus Stackpointerwert und Adresse, ist der Operand

3.2 Programmaufbau

Assemblerprogramme haben einen sehr einfach strukturierten Aufbau. Ein Assemblerprogramm besteht aus einer Folge von Befehlszeilen. Jede Befehlszeile besteht aus einer optionalen Marke, dem Befehl und einem optionalen (vom Befehl abhängenden) Adressteil. Leere Zeilen oder Zeilen, die nur eine Marke enthalten, sind ebenfalls möglich.

Das Zeichen "#" leitet einen Kommentar ein. Kommentare gehen grundsätzlich bis zum Ende der Zeile.

# Algorithmus, um ein Produkt mittels wiederholter Addition zu berechen.
    LOADI   0
    STORE   Produkt        # Ergebnis vorbesetzen
Start:                     # Start der Wiederholung
    LOAD    Faktor1
    JMPNP   Ende           # Beenden, wenn der Zähler kleiner als 0 geworden ist
    SUBI    1              # Zähler erniedrigen
    STORE   Faktor1
    LOAD    Produkt
    ADD     Faktor2
    STORE   Produkt        # Ergebnis erhöhen
    JMP     Start
Ende:
    HOLD                   # Maschine anhalten
# Datenteil
Faktor1:    WORD    5      # Der erste Faktor dient als Zähler für die Wiederholung der Addition
Faktor2:    WORD    4      # Der zweite Faktor wird fortwährend addiert
Produkt:    WORD    0      # Platz für das Ergebnis

3.3 Syntax der Assemblersprache

In EBNF lässt sich die Syntax der Assemblersprache kurz zusammenfassen. Die Erweiterungen sind kursiv dargestellt.

Programm            = {Zeile} . 
Zeile               = [Markenvereinbarung] [Befehl] . 
Markenvereinbarung  = Marke ":" . 
Marke               = ( "A" .. "Z" | "a" .. "z" ) { "A" .. "Z" | "a" .. "z" | "0" .. "9" | "_" | "$" } . 
Befehl              = Operation [ Adresse | "(" Adresse ")" | $Adresse | Adresse(SP) | @Adresse(SP) | $Adresse(SP) ].
Operation           = OperationGroß | OperationKlein .
OperationGroß       = "HOLD" | "RESET" | "NOOP" | "LOAD" | "LOADC" | "STORE" |
                      "ADD" | "SUB" | "MUL" | "DIV" | "DIVU" | "MOD" | "MODU" | "CMP" | "MULH" | "MULHU" |
                      "AND" | "OR" | "XOR" | "NOT" | "SHL" | "SHR" | "SHRA" |
                      "JMPP" | "JMPNN" | "JMPN" | "JMPNP" | "JMPZ" | "JMPNZ" | "JMPV" | "JMPC" | "JMP" |
                      "JGT" | "JGE" | "JLT" | "JLE" | "JEQ" | "JNE" | "JHI" | "JHS" | "JLO" | "JLS" |
                      "ADDI" | "SUBI" | "MULI" | "DIVI" | "DIVUI" | "MODI" | "MODUI" | "CMPI" | "MULHI" | "MULHUI" | "LOADI" |
                      "ANDI" | "ORI" | "XORI" | "SHLI" | "SHRI" | "SHRAI" |
                      "JSR" | "RTS" | "PUSH" | "POP" | "RSV" | "REL" | "CALL" | "RETURN" |
                      "WORD" .
OperationKlein      = "hold" | "reset" | "noop" |  "load" | "loadc" | "store" |
                      "add" | "sub" | "mul" | "div" | "divu" | "mod" | "modu" | "cmp" | "mulh" | "mulhu" |
                      "and" | "or | "xor | "not | "shl | "shr | "shra" |
                      "jmpp" | "jmpnn" | "jmpn | "jmpnp" | "jmpz" | "jmpnz" | "jmpv" | "jmpc" | "jmp |
                      "jgt" | "jge" | "jlt" | "jle" | "jeq" | "jne" | "jhi" | "jhs" | "jlo" | "jls" |
                      "addi" | "subi" | "muli" | "divi" | "divui" | "modi" | "modui" | "cmpi" | "mulhi" | "mulhui" | "loadi" |
                      "andi" | "ori" | "xori" | "shli" | "shri" | "shrai" |
                      "jsr" | "rts" | "push" | "pop" | "rsv" | "rel" | "call" | "return" |
                      "word" .
Adresse             = Marke | Zahl | HexZahl . 
HexZahl             = "0" ("x" | "X" ) ( "0" .. "9" | "A" .. "F" | "a" .. "f" ) { "0" .. "9" | "A" .. "F" | "a" .. "f" } . 
Zahl                = ( "0" .. "9" ) { "0" .. "9" } . 

Die mit "#" eingeleiteten Kommentare treten im Syntaxdiagramm nicht auf, da sie entsprechend den Leerzeichen, Tabulatoren oder Zeilenwechseln bereits bei der Zerlegung des Quelltextes in Terminalsymbole abgearbeitet werden.

3.4 Befehlsübersicht

Die folgende Tabelle beschreibt die Befehle der Minimaschine geordnet nach Funktionsgruppen. Wiedergegeben sind nur die großgeschriebenen Varianten der Befehlsmnemonics.