Примечание: пришло несколько ответов. Подумайте об отмене ответов на новые вопросы.

• Common Lisp от happy5214
• Клиент из люцера
• Java от NeatMonster
• Javascript от Crempp
• C от Майка C
• C ++ от Дария Гоада
• Постскриптум от luser droog
• C ++ от JoeFish
• Javascript от полностью субъективный
• C от RichTX
• C ++ от Дэйва C
• Haskell от JB
• Питон от ja

8086 является первым x86 микропроцессор компании Intel. Ваша задача - написать для него эмулятор. Поскольку это относительно продвинутый уровень, я хочу ограничить его:

• Необходимо реализовать только следующие коды операций:
  • мов, толчок, поп, хчг
  • добавить, adc, sub, sbb, cmp и или или xor
  • вкл, дек
  • вызов, рет, JMP
  • jb, jz, jbe, js, jnb, jnz, jnbe, jns
  • stc, clc
  • HLT, NOP
• В результате вам нужно только рассчитать флаги переноса, нуля и подписи
• Не используйте сегменты. Предположим cs = ds = ss = 0.
• Нет префиксов
• Нет видов прерываний или порта ввода-вывода
• Нет строковых функций
• Нет двухбайтовых кодов операций (0F ..)
• Нет арифметики с плавающей точкой
• (очевидно) никаких 32-битных вещей, sse, mmx, ... того, что еще не было изобретено в 1979 году
• Вам не нужно считать циклы или делать какие-либо сроки

Начните с ip = 0и sp = 100h.

Вывод: видеопамять начинается с адреса 8000h, каждый байт - один (ASCII-) символ. Эмулируйте экран 80x25 на консоль. Обрабатывайте нулевые байты как пробелы.

Пример:

08000   2E 2E 2E 2E 2E 2E 2E 2E 2E 00 00 00 00 00 00 00   ................
08010   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
08020   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
08030   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
08040   00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
08050   48 65 6C 6C 6F 2C 20 77 6F 72 6C 64 21 00 00 00   Hello,.world!...

Примечание: это очень похоже на реальный режим видео, который обычно составляет 0xB8000 и имеет еще один байт на символ для цветов.

Критерии победы:

• Все перечисленные инструкции должны быть выполнены

• Я сделал тестовую программу без комментариев ( ссылка , источник nasm ), которая должна работать правильно. Выводит

  .........                                                                       
  Hello, world!                                                                   
  0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~ 
  
  
  ################################################################################
  ##                                                                            ##
  ##  0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987                          ##
  ##                                                                            ##
  ##  0 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 169 196 225 256 289 324 361 400     ##
  ##                                                                            ##
  ##  2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97    ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ##                                                                            ##
  ################################################################################
  

• Я не совсем уверен, должен ли это быть Codegolf; Это довольно сложная задача, поэтому любая заявка все равно выиграет много голосов. Прокомментируйте, пожалуйста.

Вот несколько ссылок, которые помогут вам в этой задаче:

• формат инструкции , больше
• таблица кодов операций
• описания кода операции
• 16-битное модовое R / M байтовое декодирование
• регистры , флаги регистр
• 1979 Руководство

Это моя первая запись на этой платформе. Если есть какие-либо ошибки, пожалуйста, укажите на них; если я пропустил детали, просто спросите.

Не стесняйтесь раскошелиться и сыграть в гольф: https://github.com/julienaubert/py8086

Я также включил интерактивный отладчик.

CF:0 ZF:0 SF:0 IP:0x0000
AX:0x0000  CX:0x0000  DX:0x0000  BX:0x0000  SP:0x0100  BP:0x0000  SI:0x0000  DI:0x0000
AL:  0x00  CL:  0x00  DL:  0x00  BL:  0x00  AH:  0x00  CH:  0x00  DH:  0x00  BH:  0x00
stack: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 ...
cmp SP, 0x100
[Enter]:step [R]:run [B 0xadr]:add break [M 0xadr]:see RAM [Q]:quit

B 0x10
M 0x1
M 0x1: 0xfc 0x00 0x01 0x74 0x01 0xf4 0xbc 0x00 0x10 0xb0 0x2e 0xbb ...
R

CF:0 ZF:0 SF:1 IP:0x0010
AX:0x002e  CX:0x0000  DX:0x0000  BX:0xffff  SP:0x1000  BP:0x0000  SI:0x0000  DI:0x0000
AL:  0x2e  CL:  0x00  DL:  0x00  BL:  0xff  AH:  0x00  CH:  0x00  DH:  0x00  BH:  0x00
stack: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 ...
cmp BX, 0xffff
[Enter]:step [R]:run [B 0xadr]:add break [M 0xadr]:see RAM [Q]:quit

Существует три файла: emu8086.py (обязательно) console.py (необязательно для вывода на экран), disasm.py (необязательно, чтобы получить список asm в коде гольф).

Для запуска с дисплеем (примечание использует проклятия):

python emu8086.py 

Для запуска с интерактивным отладчиком:

python emu8086.py a b

Для запуска с неинтерактивным «отладчиком»:

python emu8086.py a

Программа « Codegolf » должна находиться в том же каталоге.

emu8086.py

console.py

disasm.py

На github

Haskell, 256 234 196 строк

У меня была эта незавершенная работа в течение некоторого времени, я собирался немного отполировать ее перед публикацией, но теперь веселье официально началось, и больше не нужно его скрывать. При извлечении я заметил, что длина его ровно 256 строк, поэтому я полагаю, что это «замечательная» точка его существования.

Что в: едва хватает набора команд 8086, чтобы безошибочно выполнить бинарный пример. Самоизменяющийся код поддерживается. (prefetch: ноль байт).
По иронии судьбы первые достаточные итерации кода были длиннее и поддерживали меньше диапазона кода операции. Рефакторинг оказался полезным как для длины кода, так и для покрытия кода операции.

Что вышло: очевидно, сегменты, префиксы и многобайтовые коды операций, прерывания, порты ввода / вывода, строковые операции и FP. Изначально я следовал исходному PUSH SPповедению, но мне пришлось отказаться от него после нескольких итераций.

Результаты флагов переноса, вероятно, очень запутаны в некоторых случаях ADC/ SBB.

Во всяком случае, вот код:

------------------------------------------------------------
-- Imports

-- They're the only lines I allow to go over 80 characters.
-- For the simple reason the code would work just as well without the
-- actual symbol list, but I like to keep it up to date to better
-- grasp my dependency graph.

import           Control.Monad.Reader      (ReaderT,runReaderT,ask,lift,forever,forM,when,void)
import           Control.Monad.ST          (ST,runST)
import           Control.Monad.Trans.Maybe (MaybeT,runMaybeT)
import           Data.Array.ST             (STUArray,readArray,writeArray,newArray,newListArray)
import           Data.Bits                 (FiniteBits,(.&.),(.|.),xor,shiftL,shiftR,testBit,finiteBitSize)
import           Data.Bool                 (bool)
import qualified Data.ByteString as B      (unpack,getContents)
import           Data.Char                 (chr,isPrint) -- for screen dump
import           Data.Int                  (Int8)
import           Data.STRef                (STRef,newSTRef,readSTRef,writeSTRef,modifySTRef)
import           Data.Word                 (Word8,Word16)

------------------------------------------------------------
-- Bytes and Words
-- Bytes are 8 bits.  Words are 16 bits.  Addressing is little-endian.

-- Phantom types.  Essentially (only?) used for the ALU
byte = undefined :: Word8
word = undefined :: Word16

-- Byte to word conversion
byteToWordSE = (fromIntegral :: Int8 -> Word16) .
               (fromIntegral :: Word8 -> Int8)

-- Two-bytes to word conversion
concatBytes :: Word8 -> Word8 -> Word16
concatBytes l h = fromIntegral l .|. (fromIntegral h `shiftL` 8)

-- Word to two bytes conversion
wordToByteL,wordToByteH :: Word16 -> Word8
wordToByteL = fromIntegral
wordToByteH = fromIntegral . (`shiftR` 8)

-- A Place is an lvalue byte or word.  In absence of I/O ports, this
-- means RAM or register file.  This type synonym is not strictly
-- needed, but without it it's unclear I could keep the alu function
-- type signature under twice 80 characters, so why not keep this.
type Place s = (STUArray s Word16 Word8,Word16)

-- Read and write, byte or word, from RAM or register file

class (Ord a,FiniteBits a,Num a) => Width a where
  readW  :: Place s ->      MonadCPU s a
  writeW :: Place s -> a -> MonadCPU s ()

instance Width Word8 where
  readW  =  liftST    . uncurry readArray
  writeW = (liftST .) . uncurry writeArray

instance Width Word16 where
  readW (p,a) = concatBytes <$> readW (p,a) <*> readW (p,a+1)
  writeW (p,a) val = do
    writeW (p,a)   $ wordToByteL val
    writeW (p,a+1) $ wordToByteH val

------------------------------------------------------------
-- CPU object

-- The actual CPU state.  Yeah, I obviously don't have all flags in! :-D
data CPU s = CPU { ram  :: STUArray s Word16 Word8
                 , regs :: STUArray s Word16 Word8
                 , cf :: STRef s Bool
                 , zf :: STRef s Bool
                 , sf :: STRef s Bool }

newCPU rawRam = do ramRef <- newListArray (0,0xFFFF) rawRam
                   regFile <- newArray (0,17) 0
                   cf <- newSTRef False
                   zf <- newSTRef False
                   sf <- newSTRef False
                   return $ CPU ramRef regFile cf zf sf

-- Register addresses within the register file.  Note odd placement
-- for BX and related.  Also note the 16-bit registers have a wider
-- pitch.  IP was shoehorned in recently, it doesn't really need an
-- address here, but it made other code shorter, so that's that.

-- In the 8-bit subfile, only regAl is used in the code (and it's 0,
-- so consider that a line I could totally have skipped)
[regAl,regAh,regCl,regCh,regDl,regDh,regBl,regBh] = [0..7]

-- In the 16-bit file, they're almost if not all referenced.  8086
-- sure is clunky.
[regAx,regCx,regDx,regBx,regSp,regBp,regSi,regDi,regIp] = [0,2..16]

-- These functions look like I got part of the Lens intuition
-- independently, come to look at it after the fact.  Cool :-)
readCpu  ext   = liftST .      readSTRef    . ext =<< ask
writeCpu ext f = liftST . flip writeSTRef f . ext =<< ask

-- It looks like the only operations IP can receive are relative moves
-- (incrIP function below) and a single absolute set: RET.  I deduce
-- only short jumps, not even near, were in the spec.
incrIP i = do old <- readReg regIp
              writeReg regIp (old + i)
              return old

-- Read next instruction.  Directly from RAM, so no pipeline prefetch.
readInstr8 = incrIP 1 >>= readRam
readInstr16 = concatBytes <$> readInstr8 <*> readInstr8

-- RAM/register file R/W specializers
readReg  reg      = ask >>= \p -> readW  (regs p,reg)
readRam  addr     = ask >>= \p -> readW  (ram p ,addr)
writeReg reg val  = ask >>= \p -> writeW (regs p,reg)  val
writeRam addr val = ask >>= \p -> writeW (ram p ,addr) val

-- I'm not quite sure what those do anymore, or why they're separate.
decodeReg8  n = fromIntegral $ (n `shiftL` 1) .|. (n `shiftR` 2)
decodeReg16 n = fromIntegral $  n `shiftL` 1
readDecodedReg8 = readReg . decodeReg8
readDecodedReg16 = readReg . decodeReg16

-- The monad type synonym make type signatures easier :-(
type MonadCPU s = MaybeT (ReaderT (CPU s) (ST s))

-- Specialized liftST, because the one from Hackage loses the
-- parameter, and I need it to be able to qualify Place.
liftST :: ST s a -> MonadCPU s a
liftST = lift . lift

------------------------------------------------------------
-- Instructions

-- This is arguably the core secret of the 8086 architecture.
-- See statement links for actual explanations.
readModRM = do
  modRM <- readInstr8
  let mod   =  modRM           `shiftR` 6
      opReg = (modRM .&. 0x38) `shiftR` 3
      rm    =  modRM .&. 0x07
  cpu <- ask
  operand <- case mod of
               0 -> do
                 addr <- case rm of
                           1 -> (+) <$> readReg regBx <*> readReg regDi
                           2 -> (+) <$> readReg regBp <*> readReg regSi
                           6 -> readInstr16
                           7 -> readReg regBx
                 return (ram cpu,addr)
               2 -> do
                 addr <- case rm of
                           5 -> (+) <$> readReg regDi <*> readInstr16
                           7 -> (+) <$> readReg regBx <*> readInstr16
                 return (ram cpu,addr)
               3 -> return (regs cpu,2*fromIntegral rm)
  return (operand,opReg,opReg)

-- Stack operations.  PUSH by value (does NOT reproduce PUSH SP behavior)
push16 val = do
  sp <- subtract 2 <$> readReg regSp
  writeReg regSp sp
  writeRam sp (val :: Word16)
pop16 = do
  sp <- readReg regSp
  val <- readRam sp
  writeReg regSp (sp+2)
  return (val :: Word16)

-- So, yeah, JMP seems to be relative (short) only.  Well, if that's enough…
jump cond = when cond . void . incrIP . byteToWordSE =<< readInstr8

-- The ALU.  The most complicated type signature in this file.  An
-- initial argument as a phantom type I tried to get rid of and
-- failed.
alu :: Width w => w -> MonadCPU s w -> MonadCPU s w -> Place s
    -> (w -> w -> MonadCPU s (Bool,Maybe Bool,w)) -> MonadCPU s ()
alu _ a b r op = do
  (rw,c,v) <- a >>= (b >>=) . op
  when rw $ writeW r v
  maybe (return ()) (writeCpu cf) c
  writeCpu zf (v == 0)
  writeCpu sf (testBit v (finiteBitSize v - 1))
decodeALU 0 = \a b -> return (True, Just (a >= negate b),       a   +   b)
decodeALU 1 = \a b -> return (True, Just False,                 a  .|.  b)
decodeALU 2 = \a b -> bool 0 1 <$> readCpu cf >>= \c ->
                      return (True, Just (a >= negate (b + c)), a + b + c)
decodeALU 3 = \a b -> bool 0 1 <$> readCpu cf >>= \c ->
                      return (True, Just (a < b + c),           a - b - c)
decodeALU 4 = \a b -> return (True, Just False,                 a  .&.  b)
decodeALU 5 = \a b -> return (True, Just (a <= b),              a   -   b)
decodeALU 6 = \a b -> return (True, Just False,                 a `xor` b)
decodeALU 7 = \a b -> return (False,Just (a <= b),              a   -   b)
opIncDec :: Width w => w -> w -> MonadCPU s (Bool,Maybe Bool,w)
opIncDec    = \a b -> return (True, Nothing,                    a   +   b)

-- Main iteration: process one instuction
-- That's the rest of the meat, but that part's expected.
processInstr = do
  opcode <- readInstr8
  regs <- regs <$> ask
  let zReg = (regs,decodeReg16 (opcode .&. 0x07))
  if opcode < 0x40 then -- no segment or BCD
    let aluOp = (opcode .&. 0x38) `shiftR` 3 in case opcode .&. 0x07 of
    0 -> do
      (operand,reg,_) <- readModRM
      alu byte (readW operand) (readDecodedReg8 reg) operand (decodeALU aluOp)
    1 -> do
      (operand,reg,_) <- readModRM
      alu word (readW operand) (readDecodedReg16 reg) operand (decodeALU aluOp)
    4 -> alu byte (readReg regAl) readInstr8 (regs,regAl) (decodeALU aluOp)
  else case opcode .&. 0xF8 of -- 16-bit (mostly) reg ops
    0x40 -> alu word (readW zReg) (return   1 ) zReg opIncDec -- 16b INC
    0x48 -> alu word (readW zReg) (return (-1)) zReg opIncDec -- 16b DEC
    0x50 -> readW zReg >>= push16                       -- 16b PUSH reg
    0x58 -> pop16 >>= writeW zReg                       -- 16b POP reg
    0x90 -> do v1 <- readW zReg                         -- 16b XCHG (or NOP)
               v2 <- readReg regAx
               writeW zReg (v2 :: Word16)
               writeReg regAx (v1 :: Word16)
    0xB0 -> readInstr8  >>= writeW zReg -- (BUG!)       -- 8b MOV reg,imm
    0xB8 -> readInstr16 >>= writeW zReg                 -- 16b MOV reg,imm
    _ -> case bool opcode 0x82 (opcode == 0x80) of
      0x72 -> jump       =<< readCpu cf                 -- JB/JNAE/JC
      0x74 -> jump       =<< readCpu zf                 -- JE/JZ
      0x75 -> jump . not =<< readCpu zf                 -- JNE/JNZ
      0x76 -> jump       =<< (||) <$> readCpu cf <*> readCpu zf -- JBE
      0x77 -> jump . not =<< (||) <$> readCpu cf <*> readCpu zf -- JA
      0x79 -> jump . not =<< readCpu sf                 -- JNS
      0x81 -> do                                        -- 16b arith to imm
        (operand,_,op) <- readModRM
        alu word (readW operand) readInstr16 operand (decodeALU op)
      0x82 -> do                                        -- 8b arith to imm
        (operand,_,op) <- readModRM
        alu byte (readW operand) readInstr8 operand (decodeALU op)
      0x83 -> do                                        -- 16b arith to 8s imm
        (operand,_,op) <- readModRM
        alu word (readW operand) (byteToWordSE <$> readInstr8) operand
            (decodeALU op)
      0x86 -> do                                        -- 8b XCHG reg,RM
        (operand,reg,_) <- readModRM
        v1 <- readDecodedReg8 reg
        v2 <- readW operand
        writeReg (decodeReg8 reg) (v2 :: Word8)
        writeW operand v1
      0x88 -> do                                        -- 8b MOV RM,reg
        (operand,reg,_) <- readModRM
        readDecodedReg8 reg >>= writeW operand
      0x89 -> do                                        -- 16b MOV RM,reg
        (operand,reg,_) <- readModRM
        readDecodedReg16 reg >>= writeW operand
      0x8A -> do                                        -- 8b MOV reg,RM
        (operand,reg,_) <- readModRM
        val <- readW operand
        writeReg (decodeReg8 reg) (val :: Word8)
      0x8B -> do                                        -- 16b MOV reg,RM
        (operand,reg,_) <- readModRM
        val <- readW operand
        writeReg (decodeReg16 reg) (val :: Word16)
      0xC3 -> pop16 >>= writeReg regIp                  -- RET
      0xC7 -> do (operand,_,_) <- readModRM             -- 16b MOV RM,imm
                 readInstr16 >>= writeW operand
      0xE8 -> readInstr16 >>= incrIP >>= push16         -- CALL relative
      0xEB -> jump True                                 -- JMP short
      0xF4 -> fail "Halting and Catching Fire"          -- HLT
      0xF9 -> writeCpu cf True                          -- STC
      0xFE -> do                                        -- 8-bit INC/DEC RM
        (operand,_,op) <- readModRM
        alu byte (readW operand) (return $ 1-2*op) operand
            (\a b -> return (True,Nothing,a+b)) -- kinda duplicate :(

------------------------------------------------------------

main = do
  rawRam <- (++ repeat 0) . B.unpack <$> B.getContents
  putStr $ unlines $ runST $ do
    cpu <- newCPU rawRam
    flip runReaderT cpu $ runMaybeT $ do
      writeReg regSp (0x100 :: Word16)
      forever processInstr

    -- Next three lines is the screen dump extraction.
    forM [0..25] $ \i -> forM [0..79] $ \j -> do
      c <- chr . fromIntegral <$> readArray (ram cpu) (0x8000 + 80*i + j)
      return $ bool ' ' c (isPrint c)

Выходные данные для предоставленного образца двоичного файла полностью соответствуют спецификации. Попробуйте это с помощью вызова, такого как:

runhaskell 8086.hs <8086.bin

Большинство не реализованных операций просто приведет к сбою сопоставления с образцом.

Я все еще намерен немного больше учесть и реализовать реальный вывод с помощью проклятий.

Обновление 1: получено 234 строки. Лучше организовал код по функциональности, перестроил то, что могло быть, попытался придерживаться 80 столбцов. И рефакторинг АЛУ несколько раз.

Обновление 2: прошло пять лет, я рассчитывал обновить его, чтобы он мог безупречно скомпилировать последнюю версию GHC. По пути:

• избавился от liftM, liftM2 и тому подобное. Я люблю иметь <$>и <*>в прелюдии.
• Data.Bool и Data.ByteString, немного сохраняет и очищает.
• Регистр IP раньше был специальным (безадресным), теперь он находится в файле реестра. Это не имеет особого смысла, но эй, я игрок в гольф.
• Теперь это все чистый код на основе ST. С точки зрения игры в гольф, это отстой, потому что требовалось много типовых подписей. С другой стороны, у меня был спор с моей совестью, и я проиграл, так что теперь вы получаете чистый длинный код.
• Так что теперь это отслеживается.
• Добавлены более серьезные комментарии. В результате изменился способ подсчета строк: я отбрасываю пустые строки и строки с чистыми комментариями. Настоящим гарантирую все строки, но длина импорта не превышает 80 символов. Я не сбрасываю сигнатуры типов, так как те, которые я оставил, на самом деле нужны для правильной компиляции (спасибо большое за чистоту ST).

Как говорится в комментариях к коду, 5 строк (импорт Data.Char, отображения 8-битных регистров и дамп экрана) не соответствуют спецификациям, поэтому вы всегда можете сделать скидку на них, если почувствуете такую ​​склонность :-)

C - 7143 строки (сам процессор 3162 строки)

РЕДАКТИРОВАТЬ: сборка Windows теперь имеет выпадающие меню для замены виртуальных дисков.

Я написал полноценный эмулятор ПК 80186 / V20 (с CGA / MCGA / VGA, звуковым бластером, adlib, мышью и т. Д.), Эмулировать 8086 любыми способами не так уж просто. Потребовалось много месяцев, чтобы стать полностью точным. Вот модуль процессора только из моего эмулятора.

http://sourceforge.net/p/fake86/code/ci/master/tree/src/fake86/cpu.c

Я буду первым, кто признает, что я использую слишком много глобальных переменных в этом эмуляторе. Я начал писать это, когда я был все еще довольно плохо знаком с C, и это видно. Мне нужно почистить это на днях. Большинство других исходных файлов в нем не выглядят так ужасно.

Вы можете увидеть весь код (и некоторые скриншоты, один из них ниже) здесь: http://sourceforge.net/p/fake86

Я был бы очень рад помочь кому-нибудь еще, кто хочет написать их самостоятельно, потому что это очень весело, и вы узнаете много о процессоре! Отказ от ответственности: я не добавил эмуляцию 8080 V20, так как она почти никогда не использовалась в программе для ПК. Похоже, много работы без выгоды.

Постскриптум (130 200 367 517 531 222 246 строк)

Все еще в стадии разработки, ноЯ хотел показать некоторый код, чтобы побудить других показать какой-то код .

Набор регистров представлен в виде одной строки, поэтому различные регистры размером в байты и слова могут естественным образом перекрываться, ссылаясь на подстроки. Подстроки используются как указатели повсюду, так что регистр и область памяти (подстрока строки памяти) могут обрабатываться в операторных функциях единообразно.

Затем есть несколько слов, чтобы получить и сохранить данные (байты или слова) из «указателя», из памяти, из mem [(IP)] (увеличение IP). Затем есть несколько функций для извлечения байта MOD-REG-R / M, установки переменных REG и R / M и MOD и их декодирования с использованием таблиц. Затем оператор функционирует, введя ключ в байт кода операции. Так что цикл выполнения прост fetchb load exec.

Я реализовал лишь несколько операционных кодов, ноПолучение расшифровки операнда стало для меня такой вехой, что я хотел поделиться им.

редактировать: добавлены слова для расширения знака отрицательных чисел. Больше опкодов. Исправлена ​​ошибка в реестре назначений. Комментарии. Все еще работаю над флагами и заполняю операторов. Вывод предоставляет несколько вариантов: вывод текста в стандартный вывод по окончании, непрерывный вывод с использованием кодов vt100, вывод в окно изображения с использованием шрифта CP437.

редактирование: закончена запись, начата отладка. Он получает первые четыре точки вывода! Тогда перенос идет не так. Сонный.

редактировать: я думаю, у меня есть отсортированный флаг переноса. Часть истории произошла на comp.lang.postscript . Я добавил несколько устройств отладки, и выходные данные отправляются в графическое окно (используя мой ранее написанный шрифт Code-Type-3 ), поэтому текстовый вывод может быть полон трасс и дампов. Там написано "Привет, мир!" а затем есть эта подозрительная карета. Тогда совсем ничего. :( Мы доберемся туда. Спасибо за поддержку!

редактировать: запускает тест до завершения. Последними ошибками были следующие: XCHG делал 2 {read store} повторения, которые, конечно, копируют, а не обменивает, И не устанавливает флаги, (FE) INC пытается получить слово из байтового указателя.

редактировать: Всего переписать с нуля, используя краткую таблицу из руководства ( перевернул новую страницу! ). Я начинаю думать, что вычеркнуть магазин из кодов операций было плохой идеей, но это помогло сохранить привлекательность оптаба. На этот раз нет скриншота. Я добавил счетчик команд и мод-триггер для выгрузки видеопамяти, чтобы она легко чередовалась с информацией отладки.

edit: снова запускает тестовую программу! Последние несколько ошибок для более короткого переписывания пренебрегали расширением знака непосредственного байта в кодах операций 83 (группа «Немедленно») и EB (короткий JMP). 24-строчное увеличение охватывает дополнительные процедуры отладки, необходимые для отслеживания этих последних ошибок.

%!
%a8086.ps Draught2:BREVITY
[/NULL<0000>/nul 0
/mem 16#ffff string %16-bit memory
/CF 0 /OF 0 /AF 0 /ZF 0 /SF 0
/regs 20 string >>begin %register byte storage
0{AL AH CL CH DL DH BL BH}{regs 2 index 1 getinterval def 1 add}forall pop
0{AX CX DX BX SP BP SI DI IP FL}{regs 2 index 2 getinterval def 2 add}forall pop

%getting and fetching
[/*b{0 get} %get byte from pointer
/*w{dup *b exch 1 get bbw} %get word from pointer
/*{{*b *w}W get exec} %get data(W) from pointer
/bbw{8 bitshift add} %lo-byte hi-byte -> word
/shiftmask{2 copy neg bitshift 3 1 roll 1 exch bitshift 1 sub and}
/fetchb{IP *w mem exch get bytedump   IP dup *w 1 add storew} % byte(IP++)
/fetchw{fetchb fetchb bbw} % word(IP),IP+=2

%storing and accessing
/storeb{16#ff and 0 exch put} % ptr val8 -> -
/storew{2 copy storeb -8 bitshift 16#ff and 1 exch put} % ptr val16 -> -
/stor{{storeb storew}W get exec} % ptr val(W) -> -
/memptr{16#ffff and mem exch {1 2}W get getinterval} % addr -> ptr(W)

%decoding the mod-reg-reg/mem byte
/mrm{fetchb 3 shiftmask /RM exch def 3 shiftmask /REG exch def /MOD exch def}
/REGTAB[[AL CL DL BL AH CH DH BH][AX CX DX BX SP BP SI DI]]
/decreg{REGTAB W get REG get} % REGTAB[W][REG]
%2 indexes,   with immed byte,   with immed word
/2*w{exch *w exch *w add}/fba{fetchb add}/fwa{fetchw add}
/RMTAB[[{BX SI 2*w}{BX DI 2*w}{BP SI 2*w}{BP DI 2*w}
    {SI *w}{DI *w}{fetchw}{BX *w}]
[{BX SI 2*w fba}{BX DI 2*w fba}{BP SI 2*w fba}{BP DI 2*w fba}
    {SI *w fba}{DI *w fba}{BP *w fba}{BX *w fba}]
[{BX SI 2*w fwa}{BX DI 2*w fwa}{BP SI 2*w fwa}{BP DI 2*w fwa}
    {SI *w fwa}{DI *w fwa}{BP *w fwa}{BX *w fwa}]]
/decrm{MOD 3 eq{REGTAB W get RM get} %MOD=3:register mode
    {RMTAB MOD get RM get exec memptr}ifelse} % RMTAB[MOD][RM] -> addr -> ptr

%setting and storing flags
/flagw{OF 11 bitshift SF 7 bitshift or ZF 6 bitshift or AF 4 bitshift CF or}
/wflag{dup 1 and /CF exch def dup -4 bitshift 1 and /AF exch def
    dup -6 bitshift 1 and /ZF exch def dup -7 bitshift 1 and /SF exch def
    dup -11 bitshift 1 and /OF exch def}
/nz1{0 ne{1}{0}ifelse}
/logflags{/CF 0 def /OF 0 def /AF 0 def %clear mathflags
    dup {16#80 16#8000}W get and nz1 /SF exch def
    dup {16#ff 16#ffff}W get and 0 eq{1}{0}ifelse /ZF exch def}
/mathflags{{z y x}{exch def}forall
    /CF z {16#ff00 16#ffff0000}W get and nz1 def
    /OF z x xor z y xor and {16#80 16#8000}W get and nz1 def
    /AF x y xor z xor 16#10 and nz1 def
    z} %leave the result on stack

%opcodes (each followed by 'stor')  %% { OPTAB fetchb get exec stor } loop
/ADD{2 copy add logflags mathflags}
/OR{or logflags}
/ADC{CF add ADD}
/SBB{D 1 xor {exch}repeat CF add 2 copy sub logflags mathflags}
/AND{and logflags}
/SUB{D 1 xor {exch}repeat 2 copy sub logflags mathflags}
/XOR{xor logflags}
/CMP{3 2 roll pop NULL 3 1 roll SUB} %dummy stor target
/INC{t CF exch dup * 1 ADD 3 2 roll /CF exch def}
/DEC{t CF exch dup * 1 SUB 3 2 roll /CF exch def}
/PUSH{SP dup *w 2 sub storew   *w SP *w memptr exch}
/POP{SP *w memptr *w   SP dup *w 2 add storew}

/jrel{w {CBW IP *w add IP exch}{NULL exch}ifelse}
/JO{fetchb OF 1 eq jrel }
/JNO{fetchb OF 0 eq jrel }
/JB{fetchb CF 1 eq jrel }
/JNB{fetchb CF 0 eq jrel }
/JZ{fetchb ZF 1 eq jrel }
/JNZ{fetchb ZF 0 eq jrel }
/JBE{fetchb CF ZF or 1 eq jrel }
/JNBE{fetchb CF ZF or 0 eq jrel }
/JS{fetchb SF 1 eq jrel }
/JNS{fetchb SF 0 eq jrel }
/JL{fetchb SF OF xor 1 eq jrel }
/JNL{fetchb SF OF xor 0 eq jrel }
/JLE{fetchb SF OF xor ZF or 1 eq jrel }
/JNLE{fetchb SF OF xor ZF or 0 eq jrel }

/bw{dup 16#80 and 0 ne{16#ff xor 1 add 16#ffff xor 1 add}if}
/IMMTAB{ADD OR ADC SBB AND SUB XOR CMP }cvlit
/immed{ W 2 eq{ /W 1 def
            mrm decrm dup * fetchb bw
    }{ mrm decrm dup * {fetchb fetchw}W get exec }ifelse
    exch IMMTAB REG get dup == exec }

%/TEST{ }
/XCHG{3 2 roll pop 2 copy exch * 4 2 roll * stor }
/AXCH{w dup AX XCHG }
/NOP{ NULL nul }
/pMOV{D{exch}repeat pop }
/mMOV{ 3 1 roll pop pop }
/MOV{ }
/LEA{w mrm decreg RMTAB MOD get RM get exec }

/CBW{dup 16#80 and 0 ne {16#ff xor 1 add 16#ffff xor 1 add } if }
/CWD{dup 16#8000 and 0 ne {16#ffff xor 1 add neg } if }
/CALL{w xp /xp{}def fetchw IP PUSH storew IP dup *w 3 2 roll add dsp /dsp{}def }
%/WAIT{ }
/PUSHF{NULL dup flagw storew 2 copy PUSH }
/POPF{NULL dup POP *w wflag }
%/SAHF{ }
%/LAHF{ }

%/MOVS{ }
%/CMPS{ }
%/STOS{ }
%/LODS{ }
%/SCAS{ }
/RET{w IP POP storew SP dup * 3 2 roll add }
%/LES{ }
%/LDS{ }

/JMP{IP dup fetchw exch *w add}
/sJMP{IP dup fetchb bw exch *w add}

/HLT{exit}
/CMC{/CF CF 1 xor def NULL nul}
/CLC{/CF 0 def NULL nul}
/STC{/CF 1 def NULL nul}

/NOT{not logflags }
/NEG{neg logflags }
/GRP1TAB{TEST --- NOT NEG MUL IMUL DIV IDIV } cvlit
/Grp1{mrm decrm dup * GRP1TAB REG get
dup ==
exec }
/GRP2TAB{INC DEC {id CALL}{l id CALL}{id JMP}{l id JMP} PUSH --- } cvlit
/Grp2{mrm decrm GRP2TAB REG get
dup ==
exec }

%optab shortcuts
/2*{exch * exch *}
/rm{mrm decreg decrm D index 3 1 roll 2*} % fetch,decode mrm -> dest *reg *r-m
/rmp{mrm decreg decrm D index 3 1 roll} % fetch,decode mrm -> dest reg r-m
/ia{ {{AL dup *b fetchb}{AX dup *w fetchw}}W get exec } %immed to accumulator
/is{/W 2 def}
/b{/W 0 def} %select byte operation
/w{/W 1 def} %select word operation
/t{/D 1 def} %dest = reg
/f{/D 0 def} %dest = r/m
/xp{} /dsp{}
%/far{ /xp { <0000> PUSH storew } /dsp { fetchw pop } def }
/i{ {fetchb fetchw}W get exec }

/OPTAB{
{b f rm ADD}{w f rm ADD}{b t rm ADD}{w t rm ADD}{b ia ADD}{w ia ADD}{ES PUSH}{ES POP} %00-07
 {b f rm OR}{w f rm OR}{b t rm OR}{w t rm OR}{b ia OR}{w ia OR}{CS PUSH}{}            %08-0F
{b f rm ADC}{w f rm ADC}{b t rm ADC}{w t rm ADC}{b ia ADC}{w ia ADC}{SS PUSH}{SS POP} %10-17
 {b f rm SBB}{w f rm SBB}{b t rm SBB}{w t rm SBB}{b ia SBB}{w ia SBB}{DS PUSH}{DS POP}%18-1F
{b f rm AND}{w f rm AND}{b t rm AND}{w t rm AND}{b ia AND}{w ia AND}{ES SEG}{DAA}     %20-27
 {b f rm SUB}{w f rm SUB}{b t rm SUB}{w t rm SUB}{b ia SUB}{w ia SUB}{CS SEG}{DAS}    %28-2F
{b f rm XOR}{w f rm XOR}{b t rm XOR}{w t rm XOR}{b ia XOR}{w ia XOR}{SS SEG}{AAA}     %30-37
 {b f rm CMP}{w f rm CMP}{b t rm CMP}{w t rm CMP}{b ia CMP}{w ia CMP}{DS SEG}{AAS}    %38-3F
{w AX INC}{w CX INC}{w DX INC}{w BX INC}{w SP INC}{w BP INC}{w SI INC}{w DI INC}      %40-47
 {w AX DEC}{w CX DEC}{w DX DEC}{w BX DEC}{w SP DEC}{w BP DEC}{w SI DEC}{w DI DEC}     %48-4F
{AX PUSH}{CX PUSH}{DX PUSH}{BX PUSH}{SP PUSH}{BP PUSH}{SI PUSH}{DI PUSH}              %50-57
 {AX POP}{CX POP}{DX POP}{BX POP}{SP POP}{BP POP}{SI POP}{DI POP}                     %58-5F
{}{}{}{}{}{}{}{}  {}{}{}{}{}{}{}{}                                                    %60-6F
{JO}{JNO}{JB}{JNB}{JZ}{JNZ}{JBE}{JNBE} {JS}{JNS}{JP}{JNP}{JL}{JNL}{JLE}{JNLE}         %70-7F

{b f immed}{w f immed}{b f immed}{is f immed}{b TEST}{w TEST}{b rmp XCHG}{w rmp XCHG}   %80-87
 {b f rm pMOV}{w f rm pMOV}{b t rm pMOV}{w t rm pMOV}                                 %88-8B
   {sr f rm pMOV}{LEA}{sr t rm pMOV}{w mrm decrm POP}                                 %8C-8F
{NOP}{CX AXCH}{DX AXCH}{BX AXCHG}{SP AXCH}{BP AXCH}{SI AXCH}{DI AXCH}             %90-97
 {CBW}{CWD}{far CALL}{WAIT}{PUSHF}{POPF}{SAHF}{LAHF}                                  %98-9F
{b AL m MOV}{w AX m MOV}{b m AL MOV}{b AX m MOV}{MOVS}{MOVS}{CMPS}{CMPS}              %A0-A7
 {b i a TEST}{w i a TEST}{STOS}{STOS}{LODS}{LODS}{SCAS}{SCAS}                         %A8-AF
{b AL i MOV}{b CL i MOV}{b DL i MOV}{b BL i MOV}                                      %B0-B3
 {b AH i MOV}{b CH i MOV}{b DH i MOV}{b BH i MOV}                                     %B4-B7
 {w AX i MOV}{w CX i MOV}{w DX i MOV}{w BX i MOV}                                     %B8-BB
 {w SP i MOV}{w BP i MOV}{w SI i MOV}{w DI i MOV}                                     %BC-BF
{}{}{fetchw RET}{0 RET}{LES}{LDS}{b f rm i mMOV}{w f rm i mMOV}                       %C0-B7
 {}{}{fetchw RET}{0 RET}{3 INT}{fetchb INT}{INTO}{IRET}                               %C8-CF
{b Shift}{w Shift}{b v Shift}{w v Shift}{AAM}{AAD}{}{XLAT}                            %D0-D7
 {0 ESC}{1 ESC}{2 ESC}{3 ESC}{4 ESC}{5 ESC}{6 ESC}{7 ESC}                             %D8-DF
{LOOPNZ}{LOOPZ}{LOOP}{JCXZ}{b IN}{w IN}{b OUT}{w OUT}                                 %E0-E7
 {CALL}{JMP}{far JMP}{sJMP}{v b IN}{v w IN}{v b OUT}{v w OUT}                         %E8-EF
{LOCK}{}{REP}{z REP}{HLT}{CMC}{b Grp1}{w Grp}                                         %F0-F7
 {CLC}{STC}{CLI}{STI}{CLD}{STD}{b Grp2}{w Grp2}                                       %F8-FF
}cvlit

/break{ /hook /pause load def }
/c{ /hook {} def }
/doprompt{
    (\nbreak>)print
    flush(%lineedit)(r)file
    cvx {exec}stopped pop }
/pause{ doprompt }
/hook{}

/stdout(%stdout)(w)file
/bytedump{ <00> dup 0 3 index put stdout exch writehexstring ( )print }
/regdump{ REGTAB 1 get{ stdout exch writehexstring ( )print }forall
    stdout IP writehexstring ( )print
    {(NC )(CA )}CF get print
    {(NO )(OV )}OF get print
    {(NS )(SN )}SF get print
    {(NZ )(ZR )}ZF get print
    stdout 16#1d3 w memptr writehexstring
    (\n)print
}
/mainloop{{
    %regdump
    OPTAB fetchb get
    dup ==
    exec
    %pstack flush
    %hook
    stor
    /ic ic 1 add def ictime
}loop}

/printvideo{
    0 1 28 {
        80 mul 16#8000 add mem exch 80 getinterval {
            dup 0 eq { pop 32 } if
                    dup 32 lt 1 index 126 gt or { pop 46 } if
            stdout exch write
        } forall (\n)print
    } for
    (\n)print
}
/ic 0
/ictime{ic 10 mod 0 eq {onq} if}
/timeq 10
/onq{ %printvideo
}
>>begin
currentdict{dup type/arraytype eq 1 index xcheck and
    {bind def}{pop pop}ifelse}forall

SP 16#100 storew
(codegolf.8086)(r)file mem readstring pop
pop[

mainloop
printvideo

%eof

И вывод (с хвостом сокращенного вывода отладки).

75 {JNZ}
19 43 {w BX INC}
83 {is f immed}
fb 64 CMP
76 {JBE}
da f4 {HLT}
.........
Hello, world!
0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~


################################################################################
##                                                                            ##
##  0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987                          ##
##                                                                            ##
##  0 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 169 196 225 256 289 324 361 400     ##
##                                                                            ##
##  2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97    ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
################################################################################





GS<1>

Javascript

Я пишу эмулятор 486 в javascript, вдохновленный jslinux. Если бы я знал, сколько это будет стоить, я бы, наверное, никогда бы не начал, но теперь я хочу закончить.

Затем я столкнулся с вашим вызовом и был очень счастлив иметь программу 8086 для тестирования.

Вы можете «увидеть» его в прямом эфире здесь: http://codinguncut.com/jsmachine/

У меня была одна проблема при печати графического буфера. Там, где должны быть пробелы, память содержит элементы «00». Правильно ли интерпретировать «0x00» как пробел или в моем эмуляторе есть ошибка?

Ура,

Johannes

C ++

Я хотел бы представить нашу запись для этого вызова кода. Он был написан на c ++ и отлично запускает тестовую программу. Мы внедрили 90% однобайтовых операционных кодов и базовой сегментации (некоторые отключены, поскольку они не работают с тестовой программой).

Программа написания: http://davecarruth.com/index.php/2012/04/15/creating-an-8086-emulator

Вы можете найти код в zip-файле в конце записи блога.

Скриншот выполнения тестовой программы:

Это заняло довольно много времени ... если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, не стесняйтесь сообщать мне. Это было, безусловно, отличное упражнение в партнерском программировании.

С

Великий вызов и мой первый. Я создал аккаунт только потому, что этот вызов меня заинтриговал. Недостатком является то, что я не мог перестать думать о проблеме, когда у меня была настоящая, платная, программистская работа.

Я чувствую себя обязанным запустить законченную эмуляцию 8086, но это еще одна проблема ;-)

Код написан на ANSI-C, поэтому просто скомпилируйте / свяжите файлы .c вместе, передайте двоичный код codegolf и начинайте.

источник в архиве

C ++ 1064 строки

Фантастический проект. Я делал эмулятор Intellivision много лет назад, так что было здорово снова сгибать мои бьющиеся мышцы.

Примерно через неделю работы я не мог быть более взволнован, когда это произошло:

.........
╤╤╤╤╤╤╤╤╤╤╤╤╤╤
? 0123456789:; @ ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ [\] ^ _ `АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЭЮЯ {|} ~


################################################## ##############################
################################################## ######################
    0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

    0 1 4 9 ♠ a ♣ b ♠ cd ♦ f ☺h `§☺b, ♦ d E f` ♠ i ↓ ♣ b 8 ♠ e Y h ↑ ♦ b = ☺f `

    2 3 4 5 6 7 8 9 a ☺a ☻a ♥ a ♦ a ♣ a ♠ a aa ab ☺b ☻b ♥ b ♦ b ♣ b ♠ b bb b
 c ☺c ☻c ♥ c ♦ c ♣ c ♠ c cc cd ☺d ☻d ♥ d ♦ d ♣ d ♠ d dd de ☺e ♥ e ♥ e e e ♣ e ♠ e
 ee ef ☺f ☺f ♥ f ♦ f ♣ f ♠ f ff fg ☺g ☻g ♥ g ♦ g ♣ g ♠ gggh ☺h ☻h ♥
h h h ♣ h ♠ h hh hi ☺i ☻i ♥ i ♦ i ♣ i ♠ i ii i`

Немного отладки позже и ... Шазам!

Кроме того, я перестроил оригинальную тестовую программу без расширений 80386, так как я хотел сделать свой эмулятор верным 8086, а не выдумывать какие-либо дополнительные инструкции. Прямая ссылка на код здесь: Zip файл .

Ладно, я слишком увлекаюсь этим. У меня отключилось управление памятью и экраном, и теперь экран обновляется при записи в экранный буфер. Я сделал видео :)

http://www.youtube.com/watch?v=qnAssaTpmnA

Обновления: первый этап сегментации. На самом деле реализовано очень мало инструкций, но я протестировал их, переместив CS / DS и SS, и все по-прежнему работает нормально.

Также добавлена ​​элементарная обработка прерываний. Очень элементарно. Но я реализовал int 21h для печати строки. Добавил несколько строк в исходный текст теста и также загрузил его.

start:
    sti
    mov ah, 9
    mov dx, joetext
    int 21h
...

joetext:
    db 'This was printed by int 21h$', 0

Если у кого-нибудь есть довольно простой ассемблерный код, который будет тестировать сегменты, я бы с удовольствием поиграл с ним.

Я пытаюсь понять, как далеко я хочу взять это. Полная эмуляция процессора? Режим VGA? Сейчас я пишу DOSBox.

12/6: Проверьте это, режим VGA!

C ++ - 4455 строк

И нет, я не просто выполнил требования вопроса. Я сделал ВСЁ 8086, включая 16 никогда ранее не известных кодов операций. reenigne помог выяснить эти коды операций.

https://github.com/Alegend45/IBM5150

Javascript - 4,404 строки

Я наткнулся на этот пост при поиске информации для моего собственного эмулятора. Этот пост Codegolf был абсолютно бесценным для меня. Программа-пример и связанная с ним сборка позволили легко отладить и посмотреть, что происходит.

Спасибо!!!

И вот первая версия моего эмулятора Javascript 8086.

Функции:

• Все необходимые коды операций для этой задачи, а также некоторые дополнительные функции, которые были достаточно похожи, чтобы их было легко кодировать
• Частично функциональный текстовый режим (80x25) видео (пока без прерываний)
• Функциональный стек
• Базовая (несегментированная) память
• Довольно приличная отладка (должен иметь это)
• Набор шрифтов Code Page 437 загружается динамически из растрового представления

демонстрация

У меня есть демо онлайн, не стесняйтесь играть с ним, дайте мне знать, если вы найдете ошибки :)

http://js86emu.chadrempp.com/

Чтобы запустить программу Codegolf

1) нажмите на кнопку настроек

2) затем просто нажмите «загрузить» (здесь вы можете поиграть с параметрами отладки, например, пройтись по программе). Программа Codegolf является единственной доступной на данный момент, я работаю над тем, чтобы получить больше онлайн.

Источник

Полный источник здесь. https://github.com/crempp/js86emu

Я попытался вставить сюда эмуляцию 8086 здесь (как предложено doorknob), но она превысила ограничение на количество символов («Тело ограничено 30000 символами; вы ввели 158 272»).

Вот быстрая ссылка на код, который я собирался вставить здесь - https://github.com/crempp/js86emu/blob/39dbcb7106a0aaf59e003cd7f722acb4b6923d87/src/js/emu/cpus/8086.js

*Edit - updated for new demo and repo location

Ява

Я так давно хотел сделать этот вызов, и я наконец нашел время, чтобы сделать это. До сих пор это был замечательный опыт, и я горжусь тем, что наконец-то завершил его.

Источник

Исходный код доступен на GitHub на NeatMonster / Intel8086 . Я попытался документировать практически все с помощью руководства пользователя семейства holly 8086 .

Я намерен реализовать все недостающие коды операций и функции, так что вы можете проверить выпуск 1.0 для версии с только теми, которые требуются для этой задачи.

Большое спасибо @copy!

Common Lisp - 580 loc (442 без пустых строк и комментариев)

Я использовал этот вызов в качестве предлога для изучения Common Lisp. Вот результат:

;;; Program settings

(defparameter *disasm* nil "Whether to disassemble")

(defmacro disasm-instr (on-disasm &body body)
  `(if *disasm*
       ,on-disasm
       (progn ,@body)))

;;; State variables

(defparameter *ram* (make-array (* 64 1024) :initial-element 0 :element-type '(unsigned-byte 8)) "Primary segment")
(defparameter *stack* (make-array (* 64 1024) :initial-element 0 :element-type '(unsigned-byte 8)) "Stack segment")
(defparameter *flags* '(:cf 0 :sf 0 :zf 0) "Flags")
(defparameter *registers* '(:ax 0 :bx 0 :cx 0 :dx 0 :bp 0 :sp #x100 :si 0 :di 0) "Registers")
(defparameter *ip* 0 "Instruction pointer")
(defparameter *has-carried* nil "Whether the last wraparound changed the value")
(defparameter *advance* 0 "Bytes to advance IP by after an operation")

;;; Constants

(defconstant +byte-register-to-word+ '(:al (:ax nil) :ah (:ax t) :bl (:bx nil) :bh (:bx t) :cl (:cx nil) :ch (:cx t) :dl (:dx nil) :dh (:dx t)) "Mapping from byte registers to word registers")
(defconstant +bits-to-register+ '(:ax :cx :dx :bx :sp :bp :si :di) "Mapping from index to word register")
(defconstant +bits-to-byte-register+ '(:al :cl :dl :bl :ah :ch :dh :bh) "Mapping from index to byte register")

;;; Constant mappings

(defun bits->word-reg (bits)
  (elt +bits-to-register+ bits))

(defun bits->byte-reg (bits)
  (elt +bits-to-byte-register+ bits))

(defun address-for-r/m (mod-bits r/m-bits)
  (disasm-instr
      (if (and (= mod-bits #b00) (= r/m-bits #b110))
      (list :disp (peek-at-word))
      (case r/m-bits
        (#b000 (list :base :bx :index :si))
        (#b001 (list :base :bx :index :di))
        (#b010 (list :base :bp :index :si))
        (#b011 (list :base :bp :index :di))
        (#b100 (list :index :si))
        (#b101 (list :index :di))
        (#b110 (list :base :bp))
        (#b111 (list :base :bx))))
    (if (and (= mod-bits #b00) (= r/m-bits #b110))
    (peek-at-word)
    (case r/m-bits
      (#b000 (+ (register :bx) (register :si)))
      (#b001 (+ (register :bx) (register :di)))
      (#b010 (+ (register :bp) (register :si)))
      (#b011 (+ (register :bp) (register :di)))
      (#b100 (register :si))
      (#b101 (register :di))
      (#b110 (register :bp))
      (#b111 (register :bx))))))

;;; Convenience functions

(defun reverse-little-endian (low high)
  "Reverse a little-endian number."
  (+ low (ash high 8)))

(defun negative-p (value is-word)
  (or (if is-word (>= value #x8000) (>= value #x80)) (< value 0)))

(defun twos-complement (value is-word)
  (if (negative-p value is-word)
      (- (1+ (logxor value (if is-word #xffff #xff))))
      value))

(defun wrap-carry (value is-word)
  "Wrap around an carried value."
  (let ((carry (if is-word (>= value #x10000) (>= value #x100))))
    (setf *has-carried* carry)
    (if carry
    (if is-word (mod value #x10000) (mod value #x100))
    value)))

;;; setf-able locations

(defun register (reg)
  (disasm-instr reg
    (getf *registers* reg)))

(defun set-reg (reg value)
  (setf (getf *registers* reg) (wrap-carry value t)))

(defsetf register set-reg)

(defun byte-register (reg)
  (disasm-instr reg
    (let* ((register-to-word (getf +byte-register-to-word+ reg)) (word (first register-to-word)))
      (if (second register-to-word)
      (ash (register word) -8)
      (logand (register word) #x00ff)))))

(defun set-byte-reg (reg value)
  (let* ((register-to-word (getf +byte-register-to-word+ reg)) (word (first register-to-word)) (wrapped-value (wrap-carry value nil)))
    (if (second register-to-word)
    (setf (register word) (+ (ash wrapped-value 8) (logand (register word) #x00ff)))
    (setf (register word) (+ wrapped-value (logand (register word) #xff00))))))

(defsetf byte-register set-byte-reg)

(defun flag (name)
  (getf *flags* name))

(defun set-flag (name value)
  (setf (getf *flags* name) value))

(defsetf flag set-flag)

(defun flag-p (name)
  (= (flag name) 1))

(defun set-flag-p (name is-set)
  (setf (flag name) (if is-set 1 0)))

(defsetf flag-p set-flag-p)

(defun byte-in-ram (location segment)
  "Read a byte from a RAM segment."
  (elt segment location))

(defsetf byte-in-ram (location segment) (value)
  "Write a byte to a RAM segment."
  `(setf (elt ,segment ,location) ,value))

(defun word-in-ram (location segment)
  "Read a word from a RAM segment."
  (reverse-little-endian (elt segment location) (elt segment (1+ location))))

(defsetf word-in-ram (location segment) (value)
  "Write a word to a RAM segment."
  `(progn
     (setf (elt ,segment ,location) (logand ,value #x00ff))
     (setf (elt ,segment (1+ ,location)) (ash (logand ,value #xff00) -8))))

(defun indirect-address (mod-bits r/m-bits is-word)
  "Read from an indirect address."
  (disasm-instr
      (if (= mod-bits #b11) (register (if is-word (bits->word-reg r/m-bits) (bits->byte-reg r/m-bits)))
      (let ((base-index (address-for-r/m mod-bits r/m-bits)))
        (unless (getf base-index :disp)
          (setf (getf base-index :disp)
            (case mod-bits
              (#b00 0)
              (#b01 (next-instruction))
              (#b10 (next-word)))))
        base-index))
    (let ((address-base (address-for-r/m mod-bits r/m-bits)))
      (case mod-bits
    (#b00 (if is-word (word-in-ram address-base *ram*) (byte-in-ram address-base *ram*)))
    (#b01 (if is-word (word-in-ram (+ address-base (peek-at-instruction)) *ram*) (byte-in-ram (+ address-base (peek-at-instruction)) *ram*)))
    (#b10 (if is-word (word-in-ram (+ address-base (peek-at-word)) *ram*) (byte-in-ram (+ address-base (peek-at-word)) *ram*)))
    (#b11 (if is-word (register (bits->word-reg r/m-bits)) (byte-register (bits->byte-reg r/m-bits))))))))

(defsetf indirect-address (mod-bits r/m-bits is-word) (value)
  "Write to an indirect address."
  `(let ((address-base (address-for-r/m ,mod-bits ,r/m-bits)))
    (case ,mod-bits
      (#b00 (if ,is-word (setf (word-in-ram address-base *ram*) ,value) (setf (byte-in-ram address-base *ram*) ,value)))
      (#b01 (if ,is-word (setf (word-in-ram (+ address-base (peek-at-instruction)) *ram*) ,value) (setf (byte-in-ram (+ address-base (peek-at-instruction)) *ram*) ,value)))
      (#b10 (if ,is-word (setf (word-in-ram (+ address-base (peek-at-word)) *ram*) ,value) (setf (byte-in-ram (+ address-base (peek-at-word)) *ram*) ,value)))
      (#b11 (if ,is-word (setf (register (bits->word-reg ,r/m-bits)) ,value) (setf (byte-register (bits->byte-reg ,r/m-bits)) ,value))))))

;;; Instruction loader

(defun load-instructions-into-ram (instrs)
  (setf *ip* 0)
  (setf (subseq *ram* 0 #x7fff) instrs)
  (length instrs))

(defun next-instruction ()
  (incf *ip*)
  (elt *ram* (1- *ip*)))

(defun next-word ()
  (reverse-little-endian (next-instruction) (next-instruction)))

(defun peek-at-instruction (&optional (forward 0))
  (incf *advance*)
  (elt *ram* (+ *ip* forward)))

(defun peek-at-word ()
  (reverse-little-endian (peek-at-instruction) (peek-at-instruction 1)))

(defun advance-ip ()
  (incf *ip* *advance*)
  (setf *advance* 0))

(defun advance-ip-ahead-of-indirect-address (mod-bits r/m-bits)
  (cond
    ((or (and (= mod-bits #b00) (= r/m-bits #b110)) (= mod-bits #b10)) 2)
    ((= mod-bits #b01) 1)
    (t 0)))

(defun next-instruction-ahead-of-indirect-address (mod-bits r/m-bits)
  (let ((*ip* *ip*))
    (incf *ip* (advance-ip-ahead-of-indirect-address mod-bits r/m-bits))
    (incf *advance*)
    (next-instruction)))

(defun next-word-ahead-of-indirect-address (mod-bits r/m-bits)
  (let ((*ip* *ip*))
    (incf *ip* (advance-ip-ahead-of-indirect-address mod-bits r/m-bits))
    (incf *advance* 2)
    (next-word)))

;;; Memory access

(defun read-word-from-ram (loc &optional (segment *ram*))
  (word-in-ram loc segment))

(defun write-word-to-ram (loc word &optional (segment *ram*))
  (setf (word-in-ram loc segment) word))

(defun push-to-stack (value)
  (decf (register :sp) 2)
  (write-word-to-ram (register :sp) value *stack*))

(defun pop-from-stack ()
  (incf (register :sp) 2)
  (read-word-from-ram (- (register :sp) 2) *stack*))

;;; Flag effects

(defun set-cf-on-add (value)
  (setf (flag-p :cf) *has-carried*)
  value)

(defun set-cf-on-sub (value1 value2)
  (setf (flag-p :cf) (> value2 value1))
  (- value1 value2))

(defun set-sf-on-op (value is-word)
  (setf (flag-p :sf) (negative-p value is-word))
  value)

(defun set-zf-on-op (value)
  (setf (flag-p :zf) (= value 0))
  value)

;;; Operations

;; Context wrappers

(defun with-one-byte-opcode-register (opcode fn)
  (let ((reg (bits->word-reg (mod opcode #x08))))
    (funcall fn reg)))

(defmacro with-mod-r/m-byte (&body body)
  `(let* ((mod-r/m (next-instruction)) (r/m-bits (logand mod-r/m #b00000111)) (mod-bits (ash (logand mod-r/m #b11000000) -6)) (reg-bits (ash (logand mod-r/m #b00111000) -3)))
     ,@body))

(defmacro with-in-place-mod (dest mod-bits r/m-bits &body body)
  `(progn
     ,@body
     (when (equal (car ',dest) 'indirect-address)
       (decf *advance* (advance-ip-ahead-of-indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits)))))

;; Templates

(defmacro mov (src dest)
  `(disasm-instr (list "mov" :src ,src :dest ,dest)
     (setf ,dest ,src)))

(defmacro xchg (op1 op2)
  `(disasm-instr (list "xchg" :op1 ,op1 :op2 ,op2)
     (rotatef ,op1 ,op2)))

(defmacro inc (op1 is-word)
  `(disasm-instr (list "inc" :op1 ,op1)
     (set-sf-on-op (set-zf-on-op (incf ,op1)) ,is-word)))

(defmacro dec (op1 is-word)
  `(disasm-instr (list "dec" :op1 ,op1)
     (set-sf-on-op (set-zf-on-op (decf ,op1)) ,is-word)))

;; Group handling

(defmacro parse-group-byte-pair (opcode operation mod-bits r/m-bits)
  `(,operation ,mod-bits ,r/m-bits (oddp ,opcode)))

(defmacro parse-group-opcode (&body body)
  `(with-mod-r/m-byte
     (case reg-bits
       ,@body)))

;; One-byte opcodes on registers

(defun clear-carry-flag ()
  (disasm-instr '("clc")
    (setf (flag-p :cf) nil)))

(defun set-carry-flag ()
  (disasm-instr '("stc")
    (setf (flag-p :cf) t)))

(defun push-register (reg)
  (disasm-instr (list "push" :src reg)
    (push-to-stack (register reg))))

(defun pop-to-register (reg)
  (disasm-instr (list "pop" :dest reg)
    (setf (register reg) (pop-from-stack))))

(defun inc-register (reg)
  (inc (register reg) t))

(defun dec-register (reg)
  (dec (register reg) t))

(defun xchg-register (reg)
  (disasm-instr (if (eql reg :ax) '("nop") (list "xchg" :op1 :ax :op2 reg))
    (xchg (register :ax) (register reg))))

(defun mov-byte-to-register (opcode)
  (let ((reg (bits->byte-reg (mod opcode #x08))))
    (mov (next-instruction) (byte-register reg))))

(defun mov-word-to-register (reg)
  (mov (next-word) (register reg)))

;; Flow control

(defun jmp-short ()
  (disasm-instr (list "jmp" :op1 (twos-complement (next-instruction) nil))
    (incf *ip* (twos-complement (next-instruction) nil))))

(defmacro jmp-short-conditionally (opcode condition mnemonic)
  `(let ((disp (next-instruction)))
     (if (evenp ,opcode)
       (disasm-instr (list (concatenate 'string "j" ,mnemonic) :op1 (twos-complement disp nil))
     (when ,condition
       (incf *ip* (twos-complement disp nil))))
       (disasm-instr (list (concatenate 'string "jn" ,mnemonic) :op1 (twos-complement disp nil))
     (unless ,condition
       (incf *ip* (twos-complement disp nil)))))))

(defun call-near ()
  (disasm-instr (list "call" :op1 (twos-complement (next-word) t))
    (push-to-stack (+ *ip* 2))
    (incf *ip* (twos-complement (next-word) t))))

(defun ret-from-call ()
  (disasm-instr '("ret")
    (setf *ip* (pop-from-stack))))

;; ALU

(defmacro parse-alu-opcode (opcode operation)
  `(let ((mod-8 (mod ,opcode 8)))
     (case mod-8
       (0
    (with-mod-r/m-byte
      (,operation (byte-register (bits->byte-reg reg-bits)) (indirect-address mod-bits r/m-bits nil) nil mod-bits r/m-bits)))
       (1
    (with-mod-r/m-byte
      (,operation (register (bits->word-reg reg-bits)) (indirect-address mod-bits r/m-bits t) t mod-bits r/m-bits)))
       (2
    (with-mod-r/m-byte
      (,operation (indirect-address mod-bits r/m-bits nil) (byte-register (bits->byte-reg reg-bits)) nil)))
       (3
    (with-mod-r/m-byte
      (,operation (indirect-address mod-bits r/m-bits t) (register (bits->word-reg reg-bits)) t)))
       (4
    (,operation (next-instruction) (byte-register :al) nil))
       (5
    (,operation (next-word) (register :ax) t)))))

(defmacro add-without-carry (src dest is-word &optional mod-bits r/m-bits)
  `(disasm-instr (list "add" :src ,src :dest ,dest)
     (with-in-place-mod ,dest ,mod-bits ,r/m-bits
       (set-zf-on-op (set-sf-on-op (set-cf-on-add (incf ,dest ,src)) ,is-word)))))

(defmacro add-with-carry (src dest is-word &optional mod-bits r/m-bits)
  `(disasm-instr (list "adc" :src ,src :dest ,dest)
     (with-in-place-mod ,dest ,mod-bits ,r/m-bits
       (set-zf-on-op (set-sf-on-op (set-cf-on-add (incf ,dest (+ ,src (flag :cf)))) ,is-word)))))

(defmacro sub-without-borrow (src dest is-word &optional mod-bits r/m-bits)
  `(disasm-instr (list "sub" :src ,src :dest ,dest)
     (with-in-place-mod ,dest ,mod-bits ,r/m-bits
       (let ((src-value ,src))
     (set-zf-on-op (set-sf-on-op (set-cf-on-sub (+ (decf ,dest src-value) src-value) src-value) ,is-word))))))

(defmacro sub-with-borrow (src dest is-word &optional mod-bits r/m-bits)
  `(disasm-instr (list "sbb" :src ,src :dest ,dest)
     (with-in-place-mod ,dest ,mod-bits ,r/m-bits
       (let ((src-plus-cf (+ ,src (flag :cf))))
     (set-zf-on-op (set-sf-on-op (set-cf-on-sub (+ (decf ,dest src-plus-cf) src-plus-cf) src-plus-cf) ,is-word))))))

(defmacro cmp-operation (src dest is-word &optional mod-bits r/m-bits)
  `(disasm-instr (list "cmp" :src ,src :dest ,dest)
     (set-zf-on-op (set-sf-on-op (set-cf-on-sub ,dest ,src) ,is-word))))

(defmacro and-operation (src dest is-word &optional mod-bits r/m-bits)
  `(disasm-instr (list "and" :src ,src :dest ,dest)
     (with-in-place-mod ,dest ,mod-bits ,r/m-bits
       (set-zf-on-op (set-sf-on-op (setf ,dest (logand ,src ,dest)) ,is-word))
       (setf (flag-p :cf) nil))))

(defmacro or-operation (src dest is-word &optional mod-bits r/m-bits)
  `(disasm-instr (list "or" :src ,src :dest ,dest)
     (with-in-place-mod ,dest ,mod-bits ,r/m-bits
       (set-zf-on-op (set-sf-on-op (setf ,dest (logior ,src ,dest)) ,is-word))
       (setf (flag-p :cf) nil))))

(defmacro xor-operation (src dest is-word &optional mod-bits r/m-bits)
  `(disasm-instr (list "xor" :src ,src :dest ,dest)
     (with-in-place-mod ,dest ,mod-bits ,r/m-bits
       (set-zf-on-op (set-sf-on-op (setf ,dest (logxor ,src ,dest)) ,is-word))
       (setf (flag-p :cf) nil))))

(defmacro parse-group1-byte (opcode operation mod-bits r/m-bits)
  `(case (mod ,opcode 4)
    (0 (,operation (next-instruction-ahead-of-indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits) (indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits nil) nil mod-bits r/m-bits))
    (1 (,operation (next-word-ahead-of-indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits) (indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits t) t mod-bits r/m-bits))
    (3 (,operation (twos-complement (next-instruction-ahead-of-indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits) nil) (indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits t) t mod-bits r/m-bits))))

(defmacro parse-group1-opcode (opcode)
  `(parse-group-opcode
     (0 (parse-group1-byte ,opcode add-without-carry mod-bits r/m-bits))
     (1 (parse-group1-byte ,opcode or-operation mod-bits r/m-bits))
     (2 (parse-group1-byte ,opcode add-with-carry mod-bits r/m-bits))
     (3 (parse-group1-byte ,opcode sub-with-borrow mod-bits r/m-bits))
     (4 (parse-group1-byte ,opcode and-operation mod-bits r/m-bits))
     (5 (parse-group1-byte ,opcode sub-without-borrow mod-bits r/m-bits))
     (6 (parse-group1-byte ,opcode xor-operation mod-bits r/m-bits))
     (7 (parse-group1-byte ,opcode cmp-operation mod-bits r/m-bits))))

;; Memory and register mov/xchg

(defun xchg-memory-register (opcode)
  (let ((is-word (oddp opcode)))
    (with-mod-r/m-byte
      (if is-word
      (xchg (register (bits->word-reg reg-bits)) (indirect-address mod-bits r/m-bits is-word))
      (xchg (byte-register (bits->byte-reg reg-bits)) (indirect-address mod-bits r/m-bits is-word))))))

(defmacro mov-immediate-to-memory (mod-bits r/m-bits is-word)
  `(if ,is-word
       (mov (next-word-ahead-of-indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits) (indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits t))
       (mov (next-instruction-ahead-of-indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits) (indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits nil))))

(defmacro parse-group11-opcode (opcode)
  `(parse-group-opcode
     (0 (parse-group-byte-pair ,opcode mov-immediate-to-memory mod-bits r/m-bits))))

(defmacro parse-mov-opcode (opcode)
  `(let ((mod-4 (mod ,opcode 4)))
     (with-mod-r/m-byte
       (case mod-4
     (0
      (mov (byte-register (bits->byte-reg reg-bits)) (indirect-address mod-bits r/m-bits nil)))
     (1
      (mov (register (bits->word-reg reg-bits)) (indirect-address mod-bits r/m-bits t)))
     (2
      (mov (indirect-address mod-bits r/m-bits nil) (byte-register (bits->byte-reg reg-bits))))
     (3
      (mov (indirect-address mod-bits r/m-bits t) (register (bits->word-reg reg-bits))))))))

;; Group 4/5 (inc/dec on EAs)

(defmacro inc-indirect (mod-bits r/m-bits is-word)
  `(inc (indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits ,is-word) ,is-word))

(defmacro dec-indirect (mod-bits r/m-bits is-word)
  `(dec (indirect-address ,mod-bits ,r/m-bits ,is-word) ,is-word))

(defmacro parse-group4/5-opcode (opcode)
  `(parse-group-opcode
     (0 (parse-group-byte-pair ,opcode inc-indirect mod-bits r/m-bits))
     (1 (parse-group-byte-pair ,opcode dec-indirect mod-bits r/m-bits))))

;;; Opcode parsing

(defun in-paired-byte-block-p (opcode block)
  (= (truncate (/ opcode 2)) (/ block 2)))

(defun in-4-byte-block-p (opcode block)
  (= (truncate (/ opcode 4)) (/ block 4)))

(defun in-8-byte-block-p (opcode block)
  (= (truncate (/ opcode 8)) (/ block 8)))

(defun in-6-byte-block-p (opcode block)
  (and (= (truncate (/ opcode 8)) (/ block 8)) (< (mod opcode 8) 6)))

(defun parse-opcode (opcode)
  "Parse an opcode."
  (cond
    ((not opcode) (return-from parse-opcode nil))
    ((= opcode #xf4) (return-from parse-opcode '("hlt")))
    ((in-8-byte-block-p opcode #x40) (with-one-byte-opcode-register opcode #'inc-register))
    ((in-8-byte-block-p opcode #x48) (with-one-byte-opcode-register opcode #'dec-register))
    ((in-8-byte-block-p opcode #x50) (with-one-byte-opcode-register opcode #'push-register))
    ((in-8-byte-block-p opcode #x58) (with-one-byte-opcode-register opcode #'pop-to-register))
    ((in-8-byte-block-p opcode #x90) (with-one-byte-opcode-register opcode #'xchg-register))
    ((in-8-byte-block-p opcode #xb0) (mov-byte-to-register opcode))
    ((in-8-byte-block-p opcode #xb8) (with-one-byte-opcode-register opcode #'mov-word-to-register))
    ((= opcode #xf8) (clear-carry-flag))
    ((= opcode #xf9) (set-carry-flag))
    ((= opcode #xeb) (jmp-short))
    ((in-paired-byte-block-p opcode #x72) (jmp-short-conditionally opcode (flag-p :cf) "b"))
    ((in-paired-byte-block-p opcode #x74) (jmp-short-conditionally opcode (flag-p :zf) "z"))
    ((in-paired-byte-block-p opcode #x76) (jmp-short-conditionally opcode (or (flag-p :cf) (flag-p :zf)) "be"))
    ((in-paired-byte-block-p opcode #x78) (jmp-short-conditionally opcode (flag-p :sf) "s"))
    ((= opcode #xe8) (call-near))
    ((= opcode #xc3) (ret-from-call))
    ((in-6-byte-block-p opcode #x00) (parse-alu-opcode opcode add-without-carry))
    ((in-6-byte-block-p opcode #x08) (parse-alu-opcode opcode or-operation))
    ((in-6-byte-block-p opcode #x10) (parse-alu-opcode opcode add-with-carry))
    ((in-6-byte-block-p opcode #x18) (parse-alu-opcode opcode sub-with-borrow))
    ((in-6-byte-block-p opcode #x20) (parse-alu-opcode opcode and-operation))
    ((in-6-byte-block-p opcode #x28) (parse-alu-opcode opcode sub-without-borrow))
    ((in-6-byte-block-p opcode #x30) (parse-alu-opcode opcode xor-operation))
    ((in-6-byte-block-p opcode #x38) (parse-alu-opcode opcode cmp-operation))
    ((in-4-byte-block-p opcode #x80) (parse-group1-opcode opcode))
    ((in-4-byte-block-p opcode #x88) (parse-mov-opcode opcode))
    ((in-paired-byte-block-p opcode #x86) (xchg-memory-register opcode))
    ((in-paired-byte-block-p opcode #xc6) (parse-group11-opcode opcode))
    ((in-paired-byte-block-p opcode #xfe) (parse-group4/5-opcode opcode))))

;;; Main functions

(defun execute-instructions ()
  "Loop through loaded instructions."
  (loop
     for ret = (parse-opcode (next-instruction))
     until (equal ret '("hlt"))
     do (advance-ip)
     finally (return t)))

(defun disasm-instructions (instr-length)
  "Disassemble code."
  (loop
     for ret = (parse-opcode (next-instruction))
     collecting ret into disasm
     until (= *ip* instr-length)
     do (advance-ip)
     finally (return disasm)))

(defun loop-instructions (instr-length)
  (if *disasm*
      (disasm-instructions instr-length)
      (execute-instructions)))

(defun load-instructions-from-file (file)
  (with-open-file (in file :element-type '(unsigned-byte 8))
    (let ((instrs (make-array (file-length in) :element-type '(unsigned-byte 8) :initial-element 0 :adjustable t)))
      (read-sequence instrs in)
      instrs)))

(defun load-instructions (&key (file nil))
  (if file
      (load-instructions-from-file file)
      #()))

(defun print-video-ram (&key (width 80) (height 25) (stream t) (newline nil))
  (dotimes (line height)
    (dotimes (column width)
      (let ((char-at-cell (byte-in-ram (+ #x8000 (* line 80) column) *ram*)))
    (if (zerop char-at-cell)
        (format stream "~a" #\Space)
        (format stream "~a" (code-char char-at-cell)))))
    (if newline (format stream "~%"))))

(defun disasm (&key (file nil))
  (setf *disasm* t)
  (loop-instructions (load-instructions-into-ram (load-instructions :file file))))

(defun main (&key (file nil) (display nil) (stream t) (newline nil))
  (setf *disasm* nil)
  (loop-instructions (load-instructions-into-ram (load-instructions :file file)))
  (when display
    (print-video-ram :stream stream :newline newline)))

Вот вывод в Emacs:

Я хочу выделить три основные особенности. Этот код делает интенсивное использование макросов при выполнении инструкций, такие как mov, xchg, и artithmetic операции. Каждая инструкция включает disasm-instrвызов макроса. Это реализует разборку вместе с реальным кодом, используя глобальную переменную if over, установленную во время выполнения. Я особенно горжусь независимым от назначения подходом, используемым для записи значений в регистры и косвенные адреса. Макросы, реализующие инструкции, не заботятся о месте назначения, так как формы, объединенные для любой возможности, будут работать с универсальным setfмакросом Common Lisp.

Код можно найти в моем репозитории GitHub . Ищите ветку «codegolf», так как я уже начал реализовывать другие функции 8086 в master. Я уже реализовал флаги переполнения и четности вместе с регистром FLAGS.

Есть три операции в этом не в 8086, 0x82а 0x83версии логических операторов. Это было обнаружено очень поздно, и было бы довольно грязно удалить эти операции.

Я хотел бы поблагодарить @ja за его версию Python, которая вдохновила меня на ранних этапах этого проекта.

C - 319 348 строк

Это более или менее прямой перевод моей программы Postscript на C. Конечно, использование стека заменяется явными переменными. Поля инструкции разбиты на переменные o- байт кода операции, d- поле направления, w- поле ширины. Если это инструкция «mod-reg-r / m», в нее записывается байт mr-rmstruct rm r . Декодирование полей reg и r / m происходит в два этапа: вычисление указателя на данные и загрузка данных, повторное использование одной и той же переменной. Так что для чего-то вроде ADD AX,BX: сначала x - указатель на ax, а y - указатель на bx, затем x - содержимое (ax), а y - содержимое (bx). Для повторного использования переменной для разных типов требуется много приведения.

Байт кода операции декодируется с помощью таблицы указателей функций. Каждое тело функции составлено с использованием макросов для повторно используемых частей. DWМакро присутствует во всех функциях кодов операций и декодирует dи wпеременные из oкода операции байт. RMPМакро выполняет первый этап декодирования «MR-RM» байт, и LDXYвыполняет второй этап. Коды операций, в которых хранится результат, используют pпеременную для хранения указателя на местоположение результата и zпеременную для хранения значения результата. Флаги рассчитываются после вычисления zзначения. INCИ DECоперации сохранения флага переноса перед использованием родовой MATHFLAGSфункции (как часть ADDилиSUB submacro) и восстановить его после слов, чтобы сохранить Carry.

Редактировать: исправлены ошибки!
Редактировать: расширен и прокомментирован. Когда trace==0теперь выводит команду ANSI move-to-0,0 при выгрузке видео. Так что это лучше имитирует фактическое отображение. BIGENDIANВещь (которая даже не работает) было удалено. В некоторых местах он основан на порядке байтов с прямым порядком байтов, но я планирую исправить это в следующей ревизии. В принципе, все доступы указателя должны пройти через get_и put_функции , которые явно (де) составляют байты в LE порядке.

#include<ctype.h>
#include<stdint.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#define P printf
#define R return
#define T typedef
T intptr_t I; T uintptr_t U;
T short S; T unsigned short US;
T signed char C; T unsigned char UC; T void V;  // to make everything shorter
U o,w,d,f; // opcode, width, direction, extra temp variable (was initially for a flag, hence 'f')
U x,y,z;   // left operand, right operand, result
void *p;   // location to receive result
UC halt,debug=0,trace=0,reg[28],null[2],mem[0xffff]={ // operating flags, register memory, RAM
    1, (3<<6),        // ADD ax,ax
    1, (3<<6)+(4<<3), // ADD ax,sp
    3, (3<<6)+(4<<3), // ADD sp,ax
    0xf4 //HLT
};

// register declaration and initialization
#define H(_)_(al)_(ah)_(cl)_(ch)_(dl)_(dh)_(bl)_(bh)
#define X(_)_(ax)     _(cx)     _(dx)     _(bx)     _(sp)_(bp)_(si)_(di)_(ip)_(fl)
#define SS(_)_(cs)_(ds)_(ss)_(es)
#define HD(_)UC*_;      // half-word regs declared as unsigned char *
#define XD(_)US*_;      // full-word regs declared as unsigned short *
#define HR(_)_=(UC*)(reg+i++);      // init and increment by one
#define XR(_)_=(US*)(reg+i);i+=2;   // init and increment by two
H(HD)X(XD)SS(XD)V init(){I i=0;H(HR)i=0;X(XR)SS(XR)}    // declare and initialize register pointers
enum { CF=1<<0, PF=1<<2, AF=1<<4, ZF=1<<6, SF=1<<7, OF=1<<11 };

#define HP(_)P(#_ ":%02x ",*_);     // dump a half-word reg as zero-padded hex
#define XP(_)P(#_ ":%04x ",*_);     // dump a full-word reg as zero-padded hex
V dump(){ //H(HP)P("\n");
    P("\n"); X(XP)
    if(trace)P("%s %s %s %s ",*fl&CF?"CA":"NC",*fl&OF?"OV":"NO",*fl&SF?"SN":"NS",*fl&ZF?"ZR":"NZ");
    P("\n");  // ^^^ crack flag bits into strings ^^^
}

// get and put into memory in a strictly little-endian format
I get_(void*p,U w){R w? *(UC*)p + (((UC*)p)[1]<<8) :*(UC*)p;}
V put_(void*p,U x,U w){ if(w){ *(UC*)p=x; ((UC*)p)[1]=x>>8; }else *(UC*)p=x; }
// get byte or word through ip, incrementing ip
UC fetchb(){ U x = get_(mem+(*ip)++,0); if(trace)P("%02x(%03o) ",x,x); R x; }
US fetchw(){I w=fetchb();R w|(fetchb()<<8);}

T struct rm{U mod,reg,r_m;}rm;      // the three fields of the mod-reg-r/m byte
rm mrm(U m){ R(rm){ (m>>6)&3, (m>>3)&7, m&7 }; }    // crack the mrm byte into fields
U decreg(U reg,U w){    // decode the reg field, yielding a uintptr_t to the register (byte or word)
    if (w)R (U)((US*[]){ax,cx,dx,bx,sp,bp,si,di}[reg]);
    else R (U)((UC*[]){al,cl,dl,bl,ah,ch,dh,bh}[reg]); }
U rs(US*x,US*y){ R get_(x,1)+get_(y,1); }  // fetch and sum two full-words
U decrm(rm r,U w){      // decode the r/m byte, yielding uintptr_t
    U x=(U[]){rs(bx,si),rs(bx,di),rs(bp,si),rs(bp,di),get_(si,1),get_(di,1),get_(bp,1),get_(bx,1)}[r.r_m];
    switch(r.mod){ case 0: if (r.r_m==6) R (U)(mem+fetchw()); break;
                   case 1: x+=fetchb(); break;
                   case 2: x+=fetchw(); break;
                   case 3: R decreg(r.r_m,w); }
    R (U)(mem+x); }

// opcode helpers
    // set d and w from o
#define DW  if(trace){ P("%s:\n",__func__); } \
            d=!!(o&2); \
            w=o&1;
    // fetch mrm byte and decode, setting x and y as pointers to args and p ptr to dest
#define RMP rm r=mrm(fetchb());\
            x=decreg(r.reg,w); \
            y=decrm(r,w); \
            if(trace>1){ P("x:%d\n",x); P("y:%d\n",y); } \
            p=d?(void*)x:(void*)y;

    // fetch x and y values from x and y pointers
#define LDXY \
            x=get_((void*)x,w); \
            y=get_((void*)y,w); \
            if(trace){ P("x:%d\n",x); P("y:%d\n",y); }

    // normal mrm decode and load
#define RM  RMP LDXY

    // immediate to accumulator
#define IA x=(U)(p=w?(UC*)ax:al); \
           x=get_((void*)x,w); \
           y=w?fetchw():fetchb();

    // flags set by logical operators
#define LOGFLAGS  *fl=0; \
                  *fl |= ( (z&(w?0x8000:0x80))           ?SF:0) \
                       | ( (z&(w?0xffff:0xff))==0        ?ZF:0) ;

    // additional flags set by math operators
#define MATHFLAGS *fl |= ( (z&(w?0xffff0000:0xff00))     ?CF:0) \
                       | ( ((z^x)&(z^y)&(w?0x8000:0x80)) ?OF:0) \
                       | ( ((x^y^z)&0x10)                ?AF:0) ;

    // store result to p ptr
#define RESULT \
        if(trace)P(w?"->%04x ":"->%02x ",z); \
        put_(p,z,w);

// operators, composed with helpers in the opcode table below
    // most of these macros will "enter" with x and y already loaded with operands
#define PUSH(x) put_(mem+(*sp-=2),*(x),1)
#define POP(x) *(x)=get_(mem+(*sp+=2)-2,1)
#define ADD z=x+y; LOGFLAGS MATHFLAGS RESULT
#define ADC x+=(*fl&CF); ADD
#define SUB z=d?x-y:y-x; LOGFLAGS MATHFLAGS RESULT
#define SBB d?y+=*fl&CF:(x+=*fl&CF); SUB
#define CMP p=null; SUB
#define AND z=x&y; LOGFLAGS RESULT
#define  OR z=x|y; LOGFLAGS RESULT
#define XOR z=x^y; LOGFLAGS RESULT
#define INC(r) w=1; d=1; p=(V*)r; x=(S)*r; y=1; f=*fl&CF; ADD *fl=(*fl&~CF)|f;
#define DEC(r) w=1; d=1; p=(V*)r; x=(S)*r; y=1; f=*fl&CF; SUB *fl=(*fl&~CF)|f;
#define F(f) !!(*fl&f)
#define J(c) U cf=F(CF),of=F(OF),sf=F(SF),zf=F(ZF); y=(S)(C)fetchb(); \
                  if(trace)P("<%d> ", c); \
                  if(c)*ip+=(S)y;
#define JN(c) J(!(c))
#define IMM(a,b) rm r=mrm(fetchb()); \
            p=(void*)(y=decrm(r,w)); \
            a \
            x=w?fetchw():fetchb(); \
            b \
            d=0; \
            y=get_((void*)y,w); \
            if(trace){ P("x:%d\n",x); P("y:%d\n",y); } \
            if(trace){ P("%s ", (C*[]){"ADD","OR","ADC","SBB","AND","SUB","XOR","CMP"}[r.reg]); } \
            switch(r.reg){case 0:ADD break; \
                          case 1:OR break; \
                          case 2:ADC break; \
                          case 3:SBB break; \
                          case 4:AND break; \
                          case 5:SUB break; \
                          case 6:XOR break; \
                          case 7:CMP break; }
#define IMMIS IMM(w=0;,w=1;x=(S)(C)x;)
#define TEST z=x&y; LOGFLAGS MATHFLAGS
#define XCHG f=x;z=y; LDXY if(w){*(US*)f=y;*(US*)z=x;}else{*(UC*)f=y;*(UC*)z=x;}
#define MOV z=d?y:x; RESULT
#define MOVSEG
#define LEA RMP z=((UC*)y)-mem; RESULT
#define NOP
#define AXCH(r) x=(U)ax; y=(U)(r); w=1; XCHG
#define CBW *ax=(S)(C)*al;
#define CWD z=(I)(S)*ax; *dx=z>>16;
#define CALL x=w?fetchw():(S)(C)fetchb(); PUSH(ip); (*ip)+=(S)x;
#define WAIT
#define PUSHF PUSH(fl)
#define POPF POP(fl)
#define SAHF x=*fl; y=*ah; x=(x&~0xff)|y; *fl=x;
#define LAHF *ah=(UC)*fl;
#define mMOV if(d){ x=get_(mem+fetchw(),w); if(w)*ax=x; else*al=x; } \
             else { put_(mem+fetchw(),w?*ax:*al,w); }
#define MOVS
#define CMPS
#define STOS
#define LODS
#define SCAS
#define iMOVb(r) (*r)=fetchb();
#define iMOVw(r) (*r)=fetchw();
#define RET(v) POP(ip); if(v)*sp+=v*2;
#define LES
#define LDS
#define iMOVm if(w){iMOVw((US*)y)}else{iMOVb((UC*)y)}
#define fRET(v) POP(cs); RET(v)
#define INT(v)
#define INT0
#define IRET
#define Shift rm r=mrm(fetchb());
#define AAM
#define AAD
#define XLAT
#define ESC(v)
#define LOOPNZ
#define LOOPZ
#define LOOP
#define JCXZ
#define IN
#define OUT
#define INv
#define OUTv
#define JMP x=fetchw(); *ip+=(S)x;
#define sJMP x=(S)(C)fetchb(); *ip+=(S)x;
#define FARJMP
#define LOCK
#define REP
#define REPZ
#define HLT halt=1
#define CMC *fl=(*fl&~CF)|((*fl&CF)^1);
#define NOT
#define NEG
#define MUL
#define IMUL
#define DIV
#define IDIV
#define Grp1 rm r=mrm(fetchb()); \
             y=decrm(r,w); \
             if(trace)P("%s ", (C*[]){}[r.reg]); \
             switch(r.reg){case 0: TEST; break; \
                           case 2: NOT; break; \
                           case 3: NEG; break; \
                           case 4: MUL; break; \
                           case 5: IMUL; break; \
                           case 6: DIV; break; \
                           case 7: IDIV; break; }
#define Grp2 rm r=mrm(fetchb()); \
             y=decrm(r,w); \
             if(trace)P("%s ", (C*[]){"INC","DEC","CALL","CALL","JMP","JMP","PUSH"}[r.reg]); \
             switch(r.reg){case 0: INC((S*)y); break; \
                           case 1: DEC((S*)y); break; \
                           case 2: CALL; break; \
                           case 3: CALL; break; \
                           case 4: *ip+=(S)y; break; \
                           case 5: JMP; break; \
                           case 6: PUSH((S*)y); break; }
#define CLC *fl=*fl&~CF;
#define STC *fl=*fl|CF;
#define CLI
#define STI
#define CLD
#define STD

// opcode table
// An x-macro table of pairs (a, b) where a becomes the name of a void function(void) which
// implements the opcode, and b comprises the body of the function (via further macro expansion)
#define OP(_)\
/*dw:bf                 wf                     bt                    wt   */ \
_(addbf, RM ADD)      _(addwf, RM ADD)       _(addbt,  RM ADD)     _(addwt, RM ADD)     /*00-03*/\
_(addbi, IA ADD)      _(addwi, IA ADD)       _(pushes, PUSH(es))   _(popes, POP(es))    /*04-07*/\
_(orbf,  RM OR)       _(orwf,  RM OR)        _(orbt,   RM OR)      _(orwt,  RM OR)      /*08-0b*/\
_(orbi,  IA OR)       _(orwi,  IA OR)        _(pushcs, PUSH(cs))   _(nop0,       )      /*0c-0f*/\
_(adcbf, RM ADC)      _(adcwf, RM ADC)       _(adcbt,  RM ADC)     _(adcwt, RM ADC)     /*10-13*/\
_(adcbi, IA ADC)      _(adcwi, IA ADC)       _(pushss, PUSH(ss))   _(popss, POP(ss))    /*14-17*/\
_(sbbbf, RM SBB)      _(sbbwf, RM SBB)       _(sbbbt,  RM SBB)     _(sbbwt, RM SBB)     /*18-1b*/\
_(sbbbi, IA SBB)      _(sbbwi, IA SBB)       _(pushds, PUSH(ds))   _(popds, POP(ds))    /*1c-1f*/\
_(andbf, RM AND)      _(andwf, RM AND)       _(andbt, RM AND)      _(andwt, RM AND)     /*20-23*/\
_(andbi, IA AND)      _(andwi, IA AND)       _(esseg, )            _(daa, )             /*24-27*/\
_(subbf, RM SUB)      _(subwf, RM SUB)       _(subbt, RM SUB)      _(subwt, RM SUB)     /*28-2b*/\
_(subbi, IA SUB)      _(subwi, IA SUB)       _(csseg, )            _(das, )             /*2c-2f*/\
_(xorbf, RM XOR)      _(xorwf, RM XOR)       _(xorbt, RM XOR)      _(xorwt, RM XOR)     /*30-33*/\
_(xorbi, IA XOR)      _(xorwi, IA XOR)       _(ssseg, )            _(aaa, )             /*34-37*/\
_(cmpbf, RM CMP)      _(cmpwf, RM CMP)       _(cmpbt, RM CMP)      _(cmpwt, RM CMP)     /*38-3b*/\
_(cmpbi, IA CMP)      _(cmpwi, IA CMP)       _(dsseg, )            _(aas, )             /*3c-3f*/\
_(incax, INC(ax))     _(inccx, INC(cx))      _(incdx, INC(dx))     _(incbx, INC(bx))    /*40-43*/\
_(incsp, INC(sp))     _(incbp, INC(bp))      _(incsi, INC(si))     _(incdi, INC(di))    /*44-47*/\
_(decax, DEC(ax))     _(deccx, DEC(cx))      _(decdx, DEC(dx))     _(decbx, DEC(bx))    /*48-4b*/\
_(decsp, DEC(sp))     _(decbp, DEC(bp))      _(decsi, DEC(si))     _(decdi, DEC(di))    /*4c-4f*/\
_(pushax, PUSH(ax))   _(pushcx, PUSH(cx))    _(pushdx, PUSH(dx))   _(pushbx, PUSH(bx))  /*50-53*/\
_(pushsp, PUSH(sp))   _(pushbp, PUSH(bp))    _(pushsi, PUSH(si))   _(pushdi, PUSH(di))  /*54-57*/\
_(popax, POP(ax))     _(popcx, POP(cx))      _(popdx, POP(dx))     _(popbx, POP(bx))    /*58-5b*/\
_(popsp, POP(sp))     _(popbp, POP(bp))      _(popsi, POP(si))     _(popdi, POP(di))    /*5c-5f*/\
_(nop1, ) _(nop2, )   _(nop3, ) _(nop4, )    _(nop5, ) _(nop6, )   _(nop7, ) _(nop8, )  /*60-67*/\
_(nop9, ) _(nopA, )   _(nopB, ) _(nopC, )    _(nopD, ) _(nopE, )   _(nopF, ) _(nopG, )  /*68-6f*/\
_(jo, J(of))          _(jno, JN(of))         _(jb, J(cf))          _(jnb, JN(cf))       /*70-73*/\
_(jz, J(zf))          _(jnz, JN(zf))         _(jbe, J(cf|zf))      _(jnbe, JN(cf|zf))   /*74-77*/\
_(js, J(sf))          _(jns, JN(sf))         _(jp, )               _(jnp, )             /*78-7b*/\
_(jl, J(sf^of))       _(jnl_, JN(sf^of))     _(jle, J((sf^of)|zf)) _(jnle,JN((sf^of)|zf))/*7c-7f*/\
_(immb, IMM(,))       _(immw, IMM(,))        _(immb1, IMM(,))      _(immis, IMMIS)      /*80-83*/\
_(testb, RM TEST)     _(testw, RM TEST)      _(xchgb, RMP XCHG)    _(xchgw, RMP XCHG)   /*84-87*/\
_(movbf, RM MOV)      _(movwf, RM MOV)       _(movbt, RM MOV)      _(movwt, RM MOV)     /*88-8b*/\
_(movsegf, RM MOVSEG) _(lea, LEA)            _(movsegt, RM MOVSEG) _(poprm,RM POP((US*)p))/*8c-8f*/\
_(nopH, )             _(xchgac, AXCH(cx))    _(xchgad, AXCH(dx))   _(xchgab, AXCH(bx))  /*90-93*/\
_(xchgasp, AXCH(sp))  _(xchabp, AXCH(bp))    _(xchgasi, AXCH(si))  _(xchadi, AXCH(di))  /*94-97*/\
_(cbw, CBW)           _(cwd, CWD)            _(farcall, )          _(wait, WAIT)        /*98-9b*/\
_(pushf, PUSHF)       _(popf, POPF)          _(sahf, SAHF)         _(lahf, LAHF)        /*9c-9f*/\
_(movalb, mMOV)       _(movaxw, mMOV)        _(movbal, mMOV)       _(movwax, mMOV)      /*a0-a3*/\
_(movsb, MOVS)        _(movsw, MOVS)         _(cmpsb, CMPS)        _(cmpsw, CMPS)       /*a4-a7*/\
_(testaib, IA TEST)   _(testaiw, IA TEST)    _(stosb, STOS)        _(stosw, STOS)       /*a8-ab*/\
_(lodsb, LODS)        _(lodsw, LODS)         _(scasb, SCAS)        _(scasw, SCAS)       /*ac-af*/\
_(movali, iMOVb(al))  _(movcli, iMOVb(cl))   _(movdli, iMOVb(dl))  _(movbli, iMOVb(bl)) /*b0-b3*/\
_(movahi, iMOVb(ah))  _(movchi, iMOVb(ch))   _(movdhi, iMOVb(dh))  _(movbhi, iMOVb(bh)) /*b4-b7*/\
_(movaxi, iMOVw(ax))  _(movcxi, iMOVw(cx))   _(movdxi, iMOVw(dx))  _(movbxi, iMOVw(bx)) /*b8-bb*/\
_(movspi, iMOVw(sp))  _(movbpi, iMOVw(bp))   _(movsii, iMOVw(si))  _(movdii, iMOVw(di)) /*bc-bf*/\
_(nopI, )             _(nopJ, )              _(reti, RET(fetchw())) _(retz, RET(0))     /*c0-c3*/\
_(les, LES)           _(lds, LDS)            _(movimb, RMP iMOVm)  _(movimw, RMP iMOVm) /*c4-c7*/\
_(nopK, )             _(nopL, )              _(freti, fRET(fetchw())) _(fretz, fRET(0)) /*c8-cb*/\
_(int3, INT(3))       _(inti, INT(fetchb())) _(int0, INT(0))       _(iret, IRET)        /*cc-cf*/\
_(shiftb, Shift)      _(shiftw, Shift)       _(shiftbv, Shift)     _(shiftwv, Shift)    /*d0-d3*/\
_(aam, AAM)           _(aad, AAD)            _(nopM, )             _(xlat, XLAT)        /*d4-d7*/\
_(esc0, ESC(0))       _(esc1, ESC(1))        _(esc2, ESC(2))       _(esc3, ESC(3))      /*d8-db*/\
_(esc4, ESC(4))       _(esc5, ESC(5))        _(esc6, ESC(6))       _(esc7, ESC(7))      /*dc-df*/\
_(loopnz, LOOPNZ)     _(loopz, LOOPZ)        _(loop, LOOP)         _(jcxz, JCXZ)        /*e0-e3*/\
_(inb, IN)            _(inw, IN)             _(outb, OUT)          _(outw, OUT)         /*e4-e7*/\
_(call, w=1; CALL)    _(jmp, JMP)            _(farjmp, FARJMP)     _(sjmp, sJMP)        /*e8-eb*/\
_(invb, INv)          _(invw, INv)           _(outvb, OUTv)        _(outvw, OUTv)       /*ec-ef*/\
_(lock, LOCK)         _(nopN, )              _(rep, REP)           _(repz, REPZ)        /*f0-f3*/\
_(hlt, HLT)           _(cmc, CMC)            _(grp1b, Grp1)        _(grp1w, Grp1)       /*f4-f7*/\
_(clc, CLC)           _(stc, STC)            _(cli, CLI)           _(sti, STI)          /*f8-fb*/\
_(cld, CLD)           _(std, STD)            _(grp2b, Grp2)        _(grp2w, Grp2)       /*fc-ff*/
#define OPF(a,b)void a(){DW b;}     // generate opcode function
#define OPN(a,b)a,                  // extract name
OP(OPF)void(*tab[])()={OP(OPN)};    // generate functions, declare and populate fp table with names

V clean(C*s){I i;       // replace unprintable characters in 80-byte buffer with spaces
    for(i=0;i<80;i++)
        if(!isprint(s[i]))
            s[i]=' ';
}
V video(){I i;          // dump the (cleaned) video memory to the console
    C buf[81]="";
    if(!trace)P("\e[0;0;f");
    for(i=0;i<28;i++)
        memcpy(buf, mem+0x8000+i*80, 80),
        clean(buf),
        P("\n%s",buf);
    P("\n");
}

static I ct;        // timer memory for period video dump
V run(){while(!halt){if(trace)dump();
    if(!ct--){ct=10; video();}
    tab[o=fetchb()]();}}
V dbg(){
    while(!halt){
        C c;
        if(!ct--){ct=10; video();}
        if(trace)dump();
        //scanf("%c", &c);
        fgetc(stdin);
        //switch(c){
        //case '\n':
        //case 's':
            tab[o=fetchb()]();
            //break;
        //}
    }
}

I load(C*f){struct stat s; FILE*fp;     // load a file into memory at address zero
    R (fp=fopen(f,"rb"))
        && fstat(fileno(fp),&s) || fread(mem,s.st_size,1,fp); }

I main(I c,C**v){
    init();
    if(c>1){            // if there's an argument
        load(v[1]);     //     load named file
    }
    *sp=0x100;          // initialize stack pointer
    if(debug) dbg();    // if debugging, debug
    else run();         // otherwise, just run
    video();            // dump final video
    R 0;}               // remember what R means? cf. line 9

Использование макросов для этапов различных операций обеспечивает очень близкое семантическое соответствие с тем, как код постскриптума работает чисто последовательным образом. Например, первые четыре кода операции, 0x00-0x03, являются инструкциями ADD с переменным направлением (REG -> REG / MOD, REG <- REG / MOD) и размерами байтов / слов, поэтому они представлены одинаково в таблице функций. ,

_(addbf, RM ADD)      _(addwf, RM ADD)       _(addbt,  RM ADD)     _(addwt, RM ADD)

Таблица функций создается с помощью этого макроса:

OP(OPF)

который применяется OPF()к каждому представлению кода операции. OPF()определяется как:

#define OPF(a,b)void a(){DW b;}     // generate opcode function

Итак, первые четыре кода операции расширяются (один раз) до:

void addbf(){ DW RM ADD ; }
void addwf(){ DW RM ADD ; }
void addbt(){ DW RM ADD ; }
void addwt(){ DW RM ADD ; }

Эти функции различаются по результату DWмакроса, который определяет направление и биты байта / слова прямо из байта кода операции. Развертывание тела одной из этих функций (один раз) приводит к:

if(trace){ P("%s:\n",__func__); }  // DW: set d and w from o
d=!!(o&2);
w=o&1;
RMP LDXY  // RM: normal mrm decode and load
z=x+y; LOGFLAGS MATHFLAGS RESULT  // ADD
;

Где основной цикл уже установил oпеременную:

while(!halt){tab[o=fetchb()]();}}

Развертывание еще раз дает все «мясо» кода операции:

// DW: set d and w from o
if(trace){ P("%s:\n",__func__); }
d=!!(o&2);
w=o&1;

// RMP: fetch mrm byte and decode, setting x and y as pointers to args and p ptr to dest
rm r=mrm(fetchb());
x=decreg(r.reg,w);
y=decrm(r,w);
if(trace>1){ P("x:%d\n",x); P("y:%d\n",y); }
p=d?(void*)x:(void*)y;

// LDXY: fetch x and y values from x and y pointers
x=get_((void*)x,w);
y=get_((void*)y,w);
if(trace){ P("x:%d\n",x); P("y:%d\n",y); }

z=x+y;   // ADD
// LOGFLAGS: flags set by logical operators
*fl=0;
*fl |= ( (z&(w?0x8000:0x80))           ?SF:0)
     | ( (z&(w?0xffff:0xff))==0        ?ZF:0) ;

// MATHFLAGS: additional flags set by math operators
*fl |= ( (z&(w?0xffff0000:0xff00))     ?CF:0)
     | ( ((z^x)&(z^y)&(w?0x8000:0x80)) ?OF:0)
     | ( ((x^y^z)&0x10)                ?AF:0) ;

// RESULT: store result to p ptr
if(trace)P(w?"->%04x ":"->%02x ",z);
put_(p,z,w);
;

И полностью предварительно обработанная функция, прошедшая через indent:

void
addbf ()
{
  if (trace)
    {
      printf ("%s:\n", __func__);
    }
  d = ! !(o & 2);
  w = o & 1;
  rm r = mrm (fetchb ());
  x = decreg (r.reg, w);
  y = decrm (r, w);
  if (trace > 1)
    {
      printf ("x:%d\n", x);
      printf ("y:%d\n", y);
    }
  p = d ? (void *) x : (void *) y;
  x = get_ ((void *) x, w);
  y = get_ ((void *) y, w);
  if (trace)
    {
      printf ("x:%d\n", x);
      printf ("y:%d\n", y);
    }
  z = x + y;
  *fl = 0;
  *fl |=
    ((z & (w ? 0x8000 : 0x80)) ? SF : 0) | ((z & (w ? 0xffff : 0xff)) ==
                        0 ? ZF : 0);
  *fl |=
    ((z & (w ? 0xffff0000 : 0xff00)) ? CF : 0) |
    (((z ^ x) & (z ^ y) & (w ? 0x8000 : 0x80)) ? OF : 0) |
    (((x ^ y ^ z) & 0x10) ? AF : 0);
  if (trace)
    printf (w ? "->%04x " : "->%02x ", z);
  put_ (p, z, w);;
}

Не самый лучший стиль C для повседневного использования, но использование макросов таким образом кажется довольно идеальным для того, чтобы сделать реализацию здесь очень короткой и очень прямой.

Вывод тестовой программы с выводом трассы:

43(103) incbx:
->0065 
ax:0020 cx:0015 dx:0190 bx:0065 sp:1000 bp:0000 si:0000 di:00c2 ip:013e fl:0000 NC NO NS NZ 
83(203) immis:
fb(373) 64(144) x:100
y:101
CMP ->0001 
ax:0020 cx:0015 dx:0190 bx:0065 sp:1000 bp:0000 si:0000 di:00c2 ip:0141 fl:0000 NC NO NS NZ 
76(166) jbe:
da(332) <0> 
ax:0020 cx:0015 dx:0190 bx:0065 sp:1000 bp:0000 si:0000 di:00c2 ip:0143 fl:0000 NC NO NS NZ 
f4(364) hlt:

.........                                                                       
Hello, world!                                                                   
0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~ 


################################################################################
##                                                                            ##
##  0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987                          ##
##                                                                            ##
##  0 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 169 196 225 256 289 324 361 400     ##
##                                                                            ##
##  2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97    ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
##                                                                            ##
################################################################################

Я поделился некоторыми более ранними версиями в comp.lang.c, но они не были очень заинтересованы.