Design suitable data structures and implement pass-I of a two-pass assembler for 8 bit microprocessor/ pseudo-machine. Implementation should consist of a few instructions from each category and few assembler directives

Software Laboratory

You will require a.txt in current folder where your program is located 

contents of a.txt

    start 200

    mover areg,one
    mover breg,='4'
    mover creg,='5'
    mover breg,='6'
    mover creg,='7'
    add breg,areg
    sub breg,creg
    movem res,breg
    one dc 1
    res ds 5
    print res
    ltorg
        ='5'
        ='4'
loop equ one
    end

Main program code (ap1.c)

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

struct mottab
{
    char name[8];
    int class;
    char info[4];
};

struct symtab
{
    char sym[8];
    int address;
    int len;
}st[20];

struct littab
{
    int lit;
    int address;
}lt[20];

int pt[5]={0};

struct ino
{
    int lc;
    int class1,no1;
    int class2,no2;
    int class3,no3;
}ic[50];

int ipt=0,ilt=0,ist=0,iic=0;

static struct mottab mot[30]={{"STOP",1,"00"},{"ADD",1,"01"},{"SUB",1,"02"},{"MULT",1,"03"},{"MOVEM",1,"04"},{"MOVER",1,"05"},{"COMP",1,"06"},{"BC",1,"07"},{"DIV",1,"08"},{"READ",1,"09"},{"PRINT",1,"10"},{"START",3,"01"},{"END",3,"02"},{"ORIGIN",3,"03"},{"EQU",3,"04"},{"LTORG",3,"05"},{"DS",2,"01"},{"DC",2,"02"},{"AREG",4,"01"},{"BREG",4,"02"},{"CREG",4,"03"},{"EQ",5,"01"},{"LT",5,"02"},{"GT",5,"03"},{"LE",5,"04"},{"GE",5,"05"},{"NE",5,"06"},{"ANY",5,"07"}};

int searchmot(char s[])
{
    int i;
    for(i=0;i<28;i++)
        if(strcmp(s,mot[i].name)==0)
            return(i);
    return(-1);
}
int searchsym(char s[])
{
    int i;
    for(i=0;i<ist;i++)
        if(strcmp(s,st[i].sym)==0)
            return(i);
    return(-1);
}
int searchlit(int sno)
{
    int i;
    for(i=0;i<ist;i++)
        if(sno==lt[i].lit)
            return(i);
    return(-1);
}
int insertsym(char s[],int addr,int len)
{
    strcpy(st[ist].sym,s);
    st[ist].address=addr;
    st[ist++].len=len;
    return(ist-1);
}
int insertlit(int lit,int addr)
{
    lt[ilt].lit=lit;
    lt[ilt++].address=addr;
    return(ilt-1);
}
void display();
int main()
{
    FILE * fp;
    char s1[10],s2[10],s3[10],s4[10],label[8],fname[8],buffer[50];
    int i,j,index,cnt,lc,flag=0;
    printf("\n\tEnter file name to be read : ");
    scanf("%s",fname);
    fp=fopen(fname,"r");
    strcpy(buffer,"");
    while(fgets(buffer,40,fp)!=0)
    {
        for(i=0;i<strlen(buffer);i++)
            if(!isalnum(buffer[i]))
                buffer[i]=' ';
            else
                buffer[i]=toupper(buffer[i]);
    jump:
        printf("\n\t*** %s ****",buffer);
        cnt=sscanf(buffer,"%s%s%s%s",s1,s2,s3,s4);
        if(strcmp(s1,"END")==0)
        {
            ic[iic].lc=lc++;
            ic[iic].class1=mot[searchmot(s1)].class;
            ic[iic++].no1=atoi(mot[searchmot(s1)].info);
            break;
        }
        if(searchmot(s1)==-1)
        {
            printf("\n\tSymbol found %s ",s1);
            cnt=sscanf(buffer,"%s%s%s%s%s",label,s1,s2,s3,s4);
            index=searchsym(label);
            if(index==-1)
                insertsym(label,lc,1);
        }
        switch(mot[searchmot(s1)].class)
        {
            case 1:    printf("\n\tImperative statement");
                    ic[iic].lc=lc++;
                    ic[iic].class1=mot[searchmot(s1)].class;
                    ic[iic].no1=atoi(mot[searchmot(s1)].info);
                    if(cnt>1)
                    {
                        if(searchmot(s2)!=-1)        //if regester
                        {
                        ic[iic].class2=mot[searchmot(s2)].class;
                        ic[iic].no2=atoi(mot[searchmot(s2)].info);
                        }
                        else    //may be var (from dc or ds statement)
                        {
                            index=searchsym(s2);
                            if(index==-1)
                            {
                                index=insertsym(s2,0,0);
                            }
                            ic[iic].class2=7;        // 7 for variable
                            ic[iic].no2=index;
                        }
                    }
                    if(cnt>2)
                    {
                        if(searchmot(s3)!=-1)
                        {
                        ic[iic].class3=mot[searchmot(s3)].class;
                        ic[iic].no3=atoi(mot[searchmot(s3)].info);
                        }
                        else
                        {
                            if(isdigit(*s3))
                            {
                                printf("\n\t Literal found ");
                                index=searchlit(atoi(s3));
                                if(index==-1)
                                {
                                    index=insertlit(atoi(s3),0);
                                }
                                ic[iic].class3=8;        // 8 for literal
                                ic[iic].no3=index;
                            }
                            else
                            {   
                                index=searchsym(s3);
                                if(index==-1)
                                {
                                    index=insertsym(s3,0,0);
                                }
                                ic[iic].class3=7;        // 7 for variable
                                ic[iic].no3=index;
                            }
                        }
                    }
                    iic++;
                break;
            case 2:    printf("\n\tDeclaration statement");
                    if(strcmp(s1,"DC")==0)
                    {
                        ic[iic].lc=lc;
                        ic[iic].class1=mot[searchmot(s1)].class;
                        ic[iic].no1=atoi(mot[searchmot(s1)].info);

                        ic[iic].class2=6;            //6 for constant
                        ic[iic++].no2=atoi(s2);
                        st[searchsym(label)].address=lc++;    //back patching
                            st[searchsym(label)].len=1;
                    }
                    if(strcmp(s1,"DS")==0)
                    {
                        ic[iic].lc=lc;
                        ic[iic].class1=mot[searchmot(s1)].class;
                        ic[iic].no1=atoi(mot[searchmot(s1)].info);

                        ic[iic].class2=6;            //6 for constant
                        ic[iic++].no2=atoi(s2);

                        st[searchsym(label)].address=lc;    // back patching
                        st[searchsym(label)].len=atoi(s2);
                        lc+=atoi(s2);
                    }
                break;
            case 3:    printf("\n\tAssembler Directive ");
                if(strcmp(s1,"START")==0 || strcmp(s1,"ORIGIN")==0)
                {
                    lc=atoi(s2);
                    ic[iic].lc=lc;
                    ic[iic].class1=mot[searchmot(s1)].class;
                    ic[iic].no1=atoi(mot[searchmot(s1)].info);
                    ic[iic].class2=6;
                    ic[iic++].no2=atoi(s2);
                }
                if(strcmp(s1,"LTORG")==0)
                {
                    printf("processing ltorg....");
                    ic[iic].lc=lc++;
                    ic[iic].class1=mot[searchmot(s1)].class;
                    ic[iic++].no1=atoi(mot[searchmot(s1)].info);
                    while(1)
                    {
                        fgets(buffer,40,fp);
                        for(i=0;i<strlen(buffer);i++)
                            if(!isalnum(buffer[i]))
                                buffer[i]=' ';
                            else
                                buffer[i]=toupper(buffer[i]);

                        printf("\n\t$$ %s $$",buffer);
                        cnt=sscanf(buffer,"%s%s%s%s",s1,s2,s3,s4);
                        if(isdigit(*s1))
                        {
                            lt[searchlit(atoi(s1))].address=lc++;
                            pt[ipt]++;
                        }
                        else
                        {
                            ipt++;
                            goto jump;
                            break;
                        }
                    }
                }
                if(strcmp(s1,"EQU")==0)
                {
                    index=searchsym(label);
                    st[index].address=st[searchsym(s2)].address;

                    ic[iic].lc=lc++;
                    ic[iic].class1=mot[searchmot(s1)].class;
                    ic[iic++].no1=atoi(mot[searchmot(s1)].info);
                }
                break;   
       
        }
        strcpy(buffer,"");
    }
//**************Lit process ***********
    for(i=pt[ipt-1];i<ilt;i++)
    {
        lt[i].address=lc++;
        pt[ipt]++;
        flag=1;
    }
    if(flag==1)
    {
        pt[ipt]+=pt[ipt-1];
        ipt++;
    }
    display();
    return(0);
}
void display()
{
    int i;
    FILE * fp;
    fp = fopen("st.txt","w");
    printf("\n\t **************Sym tab ***************** ");
    for(i=0;i<ist;i++)
    {
        printf("\n\t%s\t%d\t%d",st[i].sym,st[i].address,st[i].len);
        fprintf(fp,"%s\t%d\t%d\n",st[i].sym,st[i].address,st[i].len);
    }
    close(fp);
    fp = fopen("lt.txt","w");
    printf("\n\t **************Lit tab ******************");
    for(i=0;i<ilt;i++)
    {
        printf("\n\t%d\t%d",lt[i].lit,lt[i].address);
        fprintf(fp,"%d\t%d\n",lt[i].lit,lt[i].address);
    }
    close(fp);
    printf("\n\t **************Pool tab ******************");
    for(i=0;i<ipt;i++)
    {
        printf("\n\t%d",pt[i]);
    }
    printf("\n\t **************IC tab ****************** ");
    fp=fopen("ic.txt","w");
    for(i=0;i<iic;i++)
    {
        if(ic[i].class1==1)
        {
            printf("\n%d)\t(IS,%d)",ic[i].lc,ic[i].no1);
        }
        else
        {
            if(ic[i].class1==2)
            {
                printf("\n%d)\t(DL,%d)",ic[i].lc,ic[i].no1);
            }
            else
            {
                printf("\n%d)\t(AD,%d)",ic[i].lc,ic[i].no1);
            }
        }
       
// *********class 2******************
        if(ic[i].class2==4)
            printf("\t(Reg,%d)",ic[i].no2);
        else
            if(ic[i].class2==7)
                    printf("\t(S,%d)",ic[i].no2);
            else
                if(ic[i].class2==6)
                    printf("\t(C,%d)",ic[i].no2);
//*****************class 3*************
        if(ic[i].class3==4)
            printf("\t(Reg,%d)",ic[i].no3);
        else
            if(ic[i].class3==6)
                printf("\t(C,%d)",ic[i].no3);
            else   
                if(ic[i].class3==7)
                    printf("\t(Sym,%d)",ic[i].no3);
                else
                    if(ic[i].class3==8)
                        printf("\t(Lit,%d)",ic[i].no3);

        fprintf(fp,"%d\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\n",ic[i].lc,ic[i].no1,ic[i].class1,ic[i].no2,ic[i].class2,ic[i].no3,ic[i].class3);           
    }
    close(fp);
}

Execute in this way ->

  1) Go to that folder through terminal

  2) Compile that .c file (gcc file_name.c)

  3) run it . (./a.out)

Output :

root@prashant-HP-ENVY-4-Notebook-PC:~/SPOS Programs/ass pass1# gcc ap1.c
root@prashant-HP-ENVY-4-Notebook-PC:~/SPOS Programs/ass pass1# ./a.out

    Enter file name to be read : a.txt

    ***  START 200  ****
    Assembler Directive
    ***  MOVER AREG ONE  ****
    Imperative statement
    ***  MOVER BREG   4   ****
    Imperative statement
     Literal found
    ***  MOVER CREG   5   ****
    Imperative statement
     Literal found
    ***  MOVER BREG   6   ****
    Imperative statement
     Literal found
    ***  MOVER CREG   7   ****
    Imperative statement
     Literal found
    ***  ADD BREG AREG  ****
    Imperative statement
    ***  SUB BREG CREG  ****
    Imperative statement
    ***  MOVEM RES BREG  ****
    Imperative statement
    ***  ONE DC 1  ****
    Symbol found ONE
    Declaration statement
    ***  RES DS 5  ****
    Symbol found RES
    Declaration statement
    ***  PRINT RES  ****
    Imperative statement
    ***  LTORG  ****
    Assembler Directive processing ltorg....
    $$     5   $$
    $$     4   $$
    $$ LOOP EQU ONE  $$
    *** LOOP EQU ONE  ****
    Symbol found LOOP
    Assembler Directive
    ***  END  ****
     **************Sym tab *****************
    ONE    208    1
    RES    209    5
    LOOP    208    1
     **************Lit tab ******************
    4    217
    5    216
    6    220
    7    221
     **************Pool tab ******************
    2
    4
     **************IC tab ******************
200)    (AD,1)    (C,200)
200)    (IS,5)    (Reg,1)    (Sym,0)
201)    (IS,5)    (Reg,2)    (Lit,0)
202)    (IS,5)    (Reg,3)    (Lit,1)
203)    (IS,5)    (Reg,2)    (Lit,2)
204)    (IS,5)    (Reg,3)    (Lit,3)
205)    (IS,1)    (Reg,2)    (Reg,1)
206)    (IS,2)    (Reg,2)    (Reg,3)
207)    (IS,4)    (S,1)    (Reg,2)
208)    (DL,2)    (C,1)
209)    (DL,1)    (C,5)
214)    (IS,10)    (S,1)
215)    (AD,5)
218)    (AD,4)
219)    (AD,2)root@prashant-HP-ENVY-4-Notebook-PC:~/SPOS Programs/ass pass1#

#################################################

After this execution you will see 1)ic.txt ie intermediate code 2) st.txt ie symbol table and 3) lt.txt ie literal table

ic.txt

200    1    3    200    6    0    0
200    5    1    1    4    0    7
201    5    1    2    4    0    8
202    5    1    3    4    1    8
203    5    1    2    4    2    8
204    5    1    3    4    3    8
205    1    1    2    4    1    4
206    2    1    2    4    3    4
207    4    1    1    7    2    4
208    2    2    1    6    0    0
209    1    2    5    6    0    0
214    10    1    1    7    0    0
215    5    3    0    0    0    0
218    4    3    0    0    0    0
219    2    3    0    0    0    0

st.txt

ONE    208    1
RES    209    5
LOOP    208    1

lt.txt

4    217
5    216
6    220
7    221

Above files will require for assembler  pass 2...