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% ISTRUZIONI IN MEMORIA
/**
* Addizione
*
* Instruction: 1xx
*
* Somma il contenuto della cella di memoria xx con il valore contenuto
* nell'accumulatore e scrive il valore risultante nell'accumulatore.
* Il valore salvato nell'accumulatore è la somma modulo 1000.
* Se la somma non supera 1000 il flag è impostato ad assente,
* se invece raggiunge o supera 1000 il flag è impostato a presente.
*
*
* MEMO: Pointer contiene il valore già tranciato
* MEMO: Il risultato dovrà essere il nuovo accumulatore
*/
addizione(Acc, Pointer, Mem, X, flag) :- nth0(Pointer, Mem, Value, _),
Y is Acc+Value,
X is ((Acc+Value)mod 1000),
Y > 999,
!.
addizione(Acc, Pointer, Mem, X, noflag) :- nth0(Pointer, Mem, Value, _),
Y is Acc+Value,
X is ((Acc+Value)mod 1000),
Y < 1000.
/**
* Sottrazione
*
* Instruction: 2xx
*
* Sottrae il contenuto della cella di memoria xx dal valore contenuto
* nell'accumulatore e scrive il valore risultante nell'accumulatore.
* Il valore salvato nell'accumulatore è la differenza modulo 1000.
* Se la differenza è inferiore a zero il flag è impostato a presente,
* se invece è positiva o zero il flag è impostato ad assente.
*
*
* MEMO: Il risultato dovrà essere il nuovo accumulatore
*/
sottrazione(Acc, Pointer, Mem, X, flag) :- nth0(Pointer, Mem, Value, _),
Y is Acc-Value,
X is ((Acc-Value)mod 1000),
Y < 0,
!.
sottrazione(Acc, Pointer, Mem, X, noflag) :- nth0(Pointer, Mem, Value, _),
Y is Acc-Value,
X is ((Acc-Value)mod 1000),
Y >= 0.
/**
* Store
*
* Instruction: 3xx
*
* Salva il valore contenuto nell'accumulatore nella cella di memoria
* avente indirizzo xx.
* Il contenuto dell'accumulatore rimane invariato.
*/
store(Acc, Pointer, MemIn, MemOut) :- nth0(Pointer, MemIn, _, Varmem),
nth0(Pointer, MemOut, Acc, Varmem).
/**
* Instruction not found
*
* Instruction: 4xx
*
* I numeri tra 400 e 499 non hanno un corrispettivo.
* Corrispondono a delle istruzioni non valide (illegal instructions).
* Si fermerà con una condizione di errore.
*/
notfound(Pointer) :- write(Pointer), write(": illegal instruction").
/**
* Load
*
* Instruction: 5xx
*
* Scrive il valore contenuto nella cella di memoria di indirizzo xx nell'accumulatore.
* Il contenuto della cella di memoria rimane invariato.
*/
load(Acc, Pointer, MemIn) :- nth0(Pointer, MemIn, Acc, _).
/**
* Branch
*
* Instruction: 6xx
*
* Salto non condizionale.
* Imposta il valore del program counter a xx.
*
* branch(Pc, NewPointer4Pc) / 2
*/
branch(Pc, Pc).
/**
* Branch if zero
*
* Instruction: 7xx
*
* Salto condizionale.
* Imposta il valore del program counter a xx solamente se
* il contenuto dell'accumulatore è zero e se il flag è assente.
*
* branchifzero(Pc, Acc, Pointer, Flag, NewPc) / 5
*/
branchifzero(_, 0, Pointer, noflag, Pointer) :- !.
branchifzero(Pc, _, _, flag, NewPc) :- NewPc is (Pc + 1).
/**
* Branch if positive
*
* Instruction: 8xx
*
* Salto condizionale.
* Imposta il valore del program counter a xx solamente se il flag è assente.
*
* branchifpositive(Pc, Pointer, Flag, NewPc) / 4
*/
branchifpositive(_, Pointer, noflag, Pointer) :- !.
branchifpositive(Pc, _, flag, NewPc) :- NewPc is (Pc + 1).
/**
* Input
*
* Instruction: 901
*
* Scrive il contenuto presente nella testa della coda in input
* nell'accumulatore e lo rimuove dalla coda di input.
*/
input(Acc, [Acc|NewQueueIn], NewQueueIn).
/**
* Output
*
* Instruction: 902
*
* Scrive il contenuto dell'accumulatore alla fine della coda di output.
* Il contenuto dell'accumulatore rimane invariato.
*/
output(Acc, QueueOut, NewQueueOut) :- append(QueueOut, [Acc], NewQueueOut).
/**
* Halt
*
* Instruction: 0xx
*
* Termina l'esecuzione del programma.
* Nessuna ulteriore istruzione viene eseguita.
*/
lmc_halt :- halt.
% LITTLE MAN COMPUTER
/**
* Istruzione in memoria
*
* Estraggo l'istruzione in memoria puntata dal Program Counter
*
* instr_in_mem(Pc, Mem, Instr) / 3
*/
instr_in_mem(Pc, Mem, Instruction) :- nth0(Pc, Mem, Instruction, _).
/**
* Puntatore nell'istruzione
*
* Estraggo il puntatore in memoria dall'istruzione
* Esempio: da Ixx tengo xx
*/
extract_pointer(I, X) :- X is (I mod 100).
halted_state(Acc, Pc, Mem, In, Out, Flag).
/**
* One Instruction
*
* Esegui una istruzione:
* - Leggi in memoria l'istruzione puntata dal PC
* - Estrai i dati dall'istruzione
* - Controllo l'istruzione da eseguire
* - Eseguo
*/
one_instruction(
state(Acc, Pc, Mem, In, Out, Flag),
halted_state(Acc, Pc, Mem, In, Out, Flag)
) :- instr_in_mem(Pc, Mem , Istr),
% illegal instruction
((Istr >= 0, Istr < 100); (Istr >= 400, Istr < 500)),
!.
one_instruction(
state(Acc, Pc, Mem, In, Out, Flag),
state(Acc2, Pc2, Mem2, In2, Out2, Flag2)
) :- instr_in_mem(Pc, Mem, Istr),
extract_pointer(Istr, Pointer),
proper_length(In, InEmpty),
(
% Halt
Istr >= 0, Istr < 99 -> abort;
% Addizione
Istr >= 100, Istr < 199 -> addizione(Acc, Pointer, Mem, Acc2, Flag2),
Pc2 is Pc+1,
append([], Mem, Mem2),
append([], In, In2),
append([], Out, Out2);
% Sottrazione
Istr >=200, Istr < 299 -> sottrazione(Acc, Pointer, Mem, Acc2, Flag2),
Pc2 is Pc+1,
append([], Mem, Mem2),
append([], In, In2),
append([], Out, Out2);
% Store
Istr >= 300, Istr < 400 -> store(Acc, Pointer, Mem, Mem2),
Acc2 is Acc,
Pc2 is Pc+1,
append([], In, In2),
append([], Out, Out2),
copy_term(Flag, Flag2);
% Load
Istr >= 500, Istr < 600 -> load(Acc2, Pointer, Mem),
Pc2 is Pc+1,
append([], Mem, Mem2),
append([], In, In2),
append([], Out, Out2),
copy_term(Flag, Flag2);
% Branch
Istr >= 600, Istr < 700 -> branch(Pc2, Pointer),
Acc2 is Acc,
append([], Mem, Mem2),
append([], In, In2),
append([], Out, Out2),
copy_term(Flag, Flag2);
% Branch if zero
Istr >= 700, Istr < 800 -> branchifzero(Pc, Acc, Pointer, Flag, Pc2),
Acc2 is Acc,
append([], Mem, Mem2),
append([], In, In2),
append([], Out, Out2),
copy_term(Flag, Flag2);
% Branch if positive
Istr >= 800, Istr < 900 -> branchifpositive(Pc, Pointer, Flag, Pc2),
Acc2 is Acc,
append([], Mem, Mem2),
append([], In, In2),
append([], Out, Out2),
copy_term(Flag, Flag2);
% Input
Istr = 901, InEmpty \= 0 -> input(Acc2, In, In2),
Pc2 is Pc+1,
append([], Mem, Mem2),
append([], Out, Out2),
copy_term(Flag, Flag2);
InEmpty = 0 -> write("input vuoto");
% Output
Istr = 902 -> output(Acc, Out, Out2),
Acc2 is Acc,
Pc2 is Pc+1,
append([], Mem, Mem2),
append([], In, In2),
copy_term(Flag, Flag2)
).
/**
* Execution Loop
*
* Cicla dallo stato iniziale allo stato finale
*
* execution_loop(State, Out) / 2
*
* State: rappresenta lo stato iniziale del LMC
* Out: coda di output nel momento in cui viene raggiunto uno stato di stop
*
* MEMO: "Il predicato deve fallire nel caso l’esecuzione termini senza
* eseguire una istruzione di halt (ad esempio se si incontra una
* istruzione non valida)."
*/
execution_loop(
halted_state(Acc, Pc, Mem, In, Out, Flag),
Out
).
execution_loop(
state(Acc, Pc, Mem, In, Out, Flag),
OutTot
) :- one_instruction(state(Acc, Pc, Mem, In, Out, Flag), NewState),
execution_loop(NewState, OutTot).
% ISTRUZIONI ASSEMBLY
/* parsing */
remove_comment(Row, Command) :- split_string(Row, "//", " ", X),
nth0(0, X, Command, _).
del_blank(X, [], []) :- !.
del_blank(X, [X|Xs], Y) :- !, del_blank(X, Xs, Y).
del_blank(X, [T|Xs], Y) :- !, del_blank(X, Xs, Y2), append([T], Y2, Y).
exec(Row, Instruction) :- split_string(Row, " ", "", Y),
del_blank("", Y, Words),
proper_length(Words, WordsNum),
(
WordsNum = 1 -> single_command(Words, Instruction);
WordsNum = 2 -> command(Words, Instruction);
WordsNum = 3 -> command_with_label(Words, Instruction)
).
normalize(Number, NumberNorm) :- string_length(Number, Leng),
(
Leng = 1 -> string_concat("0",Number, NumberNorm);
copy_term(Number, NumberNorm)
).
single_command([Command], Instruction) :- string_lower(Command, CommandLower),
(
CommandLower = "inp" -> copy_term("901", Instruction);
CommandLower = "out" -> copy_term("902", Instruction);
CommandLower = "hlt" -> copy_term("001", Instruction)
% MEMO: Istruzione DAT con 1 word da gestire in predicati superiori
).
command([Command, Value], Instruction) :- string_lower(Command, CommandLower),
normalize(Value, ValueNorm),
assertz(tag([Command, Value], [Command, Value])),
(
CommandLower = "add" -> string_concat("1", ValueNorm, Instruction);
CommandLower = "sub" -> string_concat("2", ValueNorm, Instruction);
CommandLower = "sta" -> string_concat("3", ValueNorm, Instruction);
CommandLower = "lda" -> string_concat("5", ValueNorm, Instruction);
CommandLower = "bra" -> string_concat("6", ValueNorm, Instruction);
CommandLower = "brz" -> string_concat("7", ValueNorm, Instruction);
CommandLower = "brp" -> string_concat("8", ValueNorm, Instruction)
% MEMO: Istruzione DAT con 2 words da gestire in predicati superiori
).
command_with_label([Label, Command, Value], Instruction) :- string_lower(Command, CommandLower),
normalize(Value, ValueNorm),
assertz(tag(Label, [Command, Value])),
command([Command, Value], Instruction).
test(Label, Result) :- tag(Label, Result).