fix: добавил примечание к инструкции по кодированию

Это вряд ли исчерпывающее руководство как собирать инструкции, но оно подходит для сборки самых разных инструкций только чтением методички от intel

02-cpu-commnads/README.md

@@ -2,3 +2,68 @@
 
 ## Система команд процессора, ее связь с кодами команд
 
+## Кодирование команд для x86-64 архитектуры
+
+Преподаватель на ресурсном курсе оставил огромный талмуд Intel (далее именуемый "талмудик" и "талмуд") на тему того, как кодируются команды у их процессоров. И пусть даже наш дорогой препод на лекции дал пояснения по конверсии и прочему, он оставил без ответа вопросы следующего толка: когда какие байты задействованы, где посмотреть опкоды команд и прочие мелочи жизни. Я тот еще программист, поэтому на меня тут не надейтесь, но помогу чем смогу
+
+Перво-наперво структура команды. Приведена она и у препода и в талмудике Intel, повторяться не хочу, но картинку оставлю
+
+![Структура команд](../assets/command_structure.png)
+
+На этой же картинке видно, что может быть от разное количество байт на КОП (который я по привычке именую опкодом), на Displacement, на Immediate и прочем. Да и еще проскакивают надписи `(if required)` и `(optional)`. Вопрос назревает сам собой - а где смотреть-то. И ответ у меня к сожалению не утешительный - в том самом великом и ужасном талмудике (по крайней мере я не нашел другого способа понадежнее). Но тут есть одна так сказать проблемка... Таблички по командам от Intel выглядят мягко скажем как-то так...
+
+![Пример таблицы опкода](../assets/opcode_table_example.png)
+
+Хтонь лично на мой взгляд довольно неприятная, но на самом деле она не так страшна, как вы подумали... Она значительно хуже... 
+
+В общем я тут приведу свои пояснения ко всему, что указывают сами Intel, но не в сухую по руководству, а на основе собственного опыта ручного ассемблирования (который, к слову, не очень богат, потому что я еще не успел настолько сойти с ума, чтобы делать работу ассемблера за него)
+
+- `REX.W` - По идее этот префикс может означать много вещей, но на практике пока что я сталкивался с ним только в таком разрезе: если он есть в начале, значит в REX-байте нужно поставить единичку в 3 разряде (4-я цифра справа). Также это означает, что данный байт, вообще говоря, обязателен для функционирования этой команды
+
+- `REX` - Такое встречается, на моей памяти, только рядом с восьмибитными инструкциями и всегда только для того, чтобы к ним тут же приложилось пояснение от intel, что какие-то там проблемы. В общем читайте все это в сносках, потому что сам по себе флаг означает простое наличие REX-байта перед опкодом по всей видимости
+- `/digit` - можно порой встретить что-то типа `/0` или `/7`. Когда такое видите, это значит, что в ModR/M байте вместо поля reg нужно записать в двоичной системе то число, которое после слеша. То есть от `000` и до `111`. А все остальное адресуете как раньше
+- `/r` - указывает на то, что в ModR/M байте все поля Mod, Reg и R/M используются в стандартном варианте
+- `cb`, `cw`, `cd`, `cp`, `co`, `ct` - сам плохо понимаю, что это за покемоны такие. В 64-битных опкодах встречаются редко. Согласно мануалу показывают, сколько битов после опкода следует зарезервировать под смещение для сегмента кода (если вы откроете методичку Милицина, то это тот самый CS или Code Segment). Также согласно талмудику иногда оно может изменить значение сегментному регистру кода. Возможны варианты 1 байт, 2 байта, 4 байта, 6 байт, 8 байт, 10 байт соотвественно.
+- `ib`, `iw`, `id`, `io` - Показывают, что после опкода, ModR/M байта (если есть) должен идти непосредственный операнд длиной 1, 2, 4, 8 байт соответственно. Встречается он в таблице обычно там же, где в колонке instruction в соответствующем месте производятся какие-то действия с непосредственными операндами. При чем надо понимать, что нельзя просто опустить байты, которые заполнены нулями, даже если очень хочется и мама разрешила. ставим столько, сколько требует спецификация
+- `+rb`, `+rw`, `+rd`, `+ro` - встречается тогда, когда создатели процессора почему-то решили засунуть регистр прям в опкод операнда. Ну, не нам их за это судить. Фактически нам нужно просто глянуть в таблицу которая приведена самими Intel, чтобы определиться только с тем, какое число от 0 до 7 прибавлять. В целом это число является номером регистра, а идут они всегда в следующем порядке: rax, rcx, rdx, rbx, rsp, rbp, rsi, rdi, а также дополнительные регистры r8-r15 работают в том же режиме, то есть начинают нумероваться с нуля. Единственное отличие - бит в REX байте нужно поставить. А вообще табличка должен сказать весьма любопытная, поэтому с ней придется ознакомиться самому. Находится она на 45 странице руководства.
+- `+i` - используется в операциях с плавающей точкой. Такие операции любят использовать стек сопроцессора (потому что на самом деле вся арифметика с плавающей точкой аппаратно ускоряется и у нее тоже есть собственная память). Так вот, такой стек обозначается ST(i). Где ST(0) - вершина стека. Не берусь утверждать, но по всей видимости в стеке всего 8 ячеек, потому что по мануалу i может принимать значения от 0 до 7. Соотвественно наша задача просто прибавить это число к байту слева от плюса и на этом все. Больше ничего не требуется
+
+## Как собрать ~~своего покемона~~ свою команду из ассемблера
+
+*оно же: "Да как этой б\*\*\*ской таблицей пользоаться вообще*
+
+![Структура команд](../assets/command_structure.png)
+
+Повторно привожу это изображение, так как оно нам еще понадобится
+
+Самое важное чиселко, которое тут есть - 16-ричное породы "понятно-написанное". Оно - фундамент всего опкода, его мы и берем. А дальше алгоритм следующий:
+
+1. Смотрим, колонку instruction. В ней ищем глазами базу и венец - понятно написанный опкод (это будет скорее всего от двух и до шести 16-ричных цифр). Дальше смотрим, надо ли к нему непосредственно что-то прибавать, и если надо - прибавляем. Ура - мы получили opcode. 
+2. Как только мы получили опкод, начинаем смотреть налево - если есть приписка REX.W, значит пишем REX байт. Пока что просто ставим заглушку: 0b01001000 или 0x48. Он нам потребуется если мы захотим адресоваться к регистрам с r8 по r15, а до тех пор он будет в заглушечном состоянии
+3. Далее присматриваемся, надо ли что-то прорезервировать (те самые `cb`) и если непосредственно после опкода ничего не требуется начинаем писать ModR/M байтx
+4. Написание ModR/M байта пожалуй самый запутанный процесс, но с ним нам должна помочь табличка от Intel. Находятся они в районе 32-34 страниц. Но расскажу так. Поля у ModR/M следующие - 2 битовый mod, потом 3 битный reg, потом 3 битный r/m.
+    1. mod - указывает на то, как будет адресоваться r/m (третье поле). r/m - сокращение от register/memory. То есть как можно из названия догадаться, только в этом поле процессор может адресовать память компьютера. Это же и есть фундаментальная причина, по которой нельзя заассемблировать команду вроде `mov [addr1], [addr2]`. Возможное содержимое этого поля такого: `00` - Будет адресоваться оперативная память, при чем использоваться будут только регистры (`mov rax, [rdi + rsi*4]`). `01` - будет адресоваться оперативная память и помимо регистра будет еще и смещение, но длиной не больше 1 байта (`add [rbp + rcx - 2], rax`). `10` - то же, что и `01`, но смещение уже занимает 4 байта. `11` - адресоваться будут 2 регистра (`xor rax, rbx`). Если мы поставили что угодно кроме `11` - это надо запомнить, потому что число которое мы записали нужно будет включить в двоичный вид команды использовав взятое нами число байт, а разместить их надо будет либо после ModR/M, либо после SIB байта, если последний будет.
+    2. reg - указывает регистр, если в колонке opcode не стоит что-то из разряда `/4`. Если стоит, то в reg записывается это число в двоичной форме. Все неиспользованные разряды заполняются нулями. Если длина регистра не вмещается, то самую старшую единицу можно поставить в REX.R
+    3. R/M - указывает регистр или участок в памяти, который будет адрессоваться. Можем писать сюда номер любого регистра (если не влезет, то расширять его при помощи X бита в REX байте). Однако особенностью тут обладает значение `100`, потому что оно показывает процессору, что нужен SIB байт. При любом другом значении адрес (если mod != 0b11) будет взят из регистра и если есть смещение, оно будет добавлено к значению этого адреса. Единственное, что если mod взят 0b00, то значение 101 тоже магическое - оно затребует 32-битное смещение и использует его в качестве адреса (это точно сработает в 32 битном режиме, но не уверен, что сработает в 64 битах)
+5. Если вы взяли такую комбинацию, что вам понадобился SIB байт (а это mod != 11, r/m == 100), то разберемся со структурой байта. Весь этот байт завязан исключительно на адресацию в памяти и состоит из трех побей Scale (SS) в 2 бита, index в 3 бита, base и 3 бита. для разбора полей возьмем следующий пример `[rbx + rcx * 4 + 3]`
+    1. SS - это scale - это то, на что будет умножаться регистр индекса, при чем это двухбитовое число можно считать степенью двойки. То есть получается 2^(SS) - это коэфициент на который мы умножаем и можем получается умножить на 1, 2, 4 и 8. 
+    2. index - это регистр, который будет умножаться на 2^(SS). Если вы хотите вписать регистры с r8-r15, то невлезающую единицу можно записать в REX.X. В целом же связка SS и index и обеспечивает наличие в адресе в нашем примере `rcx * 4`
+    3. base - указывает на регистр, значение которого в лоб прибавится к адресу, то есть в нашем примере он отвечает за `rbx`. Если базовый регистр не нужен, на его место ставится `101`
+
+6. После SIB идет displacement байты (1 или 4 в зависимости от поля mod в ModR/M). Заполняем их согласно выделенному количеству
+7. После dispacement идет immediate байты - они могут встретиться если в табличке в колонке opcode на этой строке есть что-то похожее на `ib` или другие, которые мы упоминали. заполняем сколько надо
+
+NOTE: По какой-то причине это не указано в руководстве Intel, но по крайней мере если верить сайту, который я использовал для ассемблирования инструкций, то нужно обязательно учитыать префиксы к опкоду прежде чем начинать кодировать (опять же все по опыту):
+
+1. `0x67` - ставится если команда **адресуется** при помощи 32-битных регистров
+2. `0x66` - ставится, если программа иссользует хотя бы 1 16-битный регистр
+
+Благо для 8-битных операций другие опкоды и хотя бы на них не надо префиксы запоминать)
+
+<!--- Пока что я думаю эта инфа лишняя, может потом верну и раскомментирую
+### Чутка про префикс REX
+
+Судя по всему, префикс REX стал почти обязателен при переходе на 64 разряда. Что ж, это не удивительно, так как в 64-разрядных системах прибавилось регистров, а их номера нужно где-то и как-то хранить, поэтому это вот такой вот "костылик". На самом деле в талмудике преведены схемы всех подключений, которые я пока не привожу, потому что это не самое главное, но может потом добавлю
+
+Вот что они пишут про префик REX во второй главе своего талмуда: "Префикс REX указывается не всегда в 64-разрядном режиме. Он необходим только тогда, когда инструкция адресуется к одному из рассширенных регистров или использует 64-разрядные операнды". То есть условно говоря если работам с 64 разрядами, то RAX нужен, а если нет - его может и не быть, если явно не сказано иное. Сами же REX - это 16 опкодов, которые берут пространство от 0x40 до 0x4F. В режиме режиме обратной совместимости и IA-32 отражают опкоды реальных инструкций, но нас естественно интересует режим 64 разрядов, а в нем они как отдельная инструкция не трактуются и идут только в связке. Также почему-то интел сокрушаются, что из-за этого однобайтовый опкод для инкреммента и декремента перестал существовать в 64 разрядных системах
+-->

02-cpu-commnads/hex2bin.py

@@ -0,0 +1,18 @@
+#!/usr/bin/python3
+import argparse
+
+def hex2bin(hexNum: str) -> None:
+    return bin(int(hexNum, 16))
+
+parser = argparse.ArgumentParser(description="convert hex number to bin right in terminal")
+parser.add_argument('-s', '--stdin', action='store_true', help="if passed takes input from terminal arguments")
+parser.add_argument('number', nargs='?')
+
+args = parser.parse_args()
+if args.stdin:
+    print(hex2bin(input()))
+elif args.number:
+    print(hex2bin(args.number))
+else:
+    print("something went wrong")
+