/*
 * main.s
 *
 * Programa en esnsamblador ARM para Raspberry Pi
 * Genera 1024 bytes aleatorios
 * Y posteriormente los ordena con el algoritmo Merge Sort
 *
 *
 *  Creado          : 18 octubre 2019
 *  Autor           : tranki
 *  Licencia        : haced lo que os de la gana con este código
 *  Responsabilidad : ninguna
 */

/*  Funciones globales */
.global main, rand, printArray, mergeSort, merge

/* Funciones externas */
.global printf, putchar

/* Constantes */
.equ ARRAY_LEN, 1024

/* Area de datos */
.data

.balign 4
mensaje: .asciz "Esto es la ostia \n"

.balign 4
mascara: .asciz "%3d "

/* array de 1024 bytes para almacenar los números aleatorios */
.balign 4
array: .skip (ARRAY_LEN * 4)

.balign 4
auxarr: .skip (ARRAY_LEN * 4)

.balign 4
index:	.word 0

/* area de código */
.text

/*
-------------------------------------------------------------
 *  Función main
 *  Entrada principal del programa
 -------------------------------------------------------------
*/
main:
	push {lr}

	ldr r1, =array			/* dirección del array */
	mov r2, #0				/* R2 como contador */
/*
* Aquí generamos los 1024 enteros aleatorios
* y los almacenamos en el bloque "array"
*/
carga:
	cmp r2, #ARRAY_LEN		/* ¿tenemos los 1024 bytes? */
	beq fincarga			/* si, salimos del bucle */
	bl rand					/* extraemos un número aleatorio en R0 */
	add r3, r1, r2, LSL #2	/* Actualizamos el índice R3 = R1 + (R2*4) */
	str r0, [r3]            /* almacenamos el número en el array *R3 ← R0 */
	add r2, r2, #1			/* R2 = R2 + 1 */
	b carga					/* cerramos el bucle */

fincarga:
	bl printArray			/* muestra el array aleatorio por consola */

 	ldr r0, =array
 	mov r1, #0
 	mov r2, #ARRAY_LEN
 	sub r2, r2, #1
	bl mergeSort			/* ordena el array */

	mov r0, #0x0A			/* añadimos un retorno de carro */
 	bl putchar				/* con la función putchar */
 	bl putchar				/* con la función putchar otra vez*/

	bl printArray			/* muestra el array ordenado por consola */
	mov r0, #0x0A			/* añadimos un retorno de carro */
 	bl putchar				/* con la función putchar */

	ldr r0, =mensaje
	bl printf

	mov r0, #0

    pop {lr}
    bx lr					/* Return de main */

/*
-------------------------------------------------------------
* Función mergeSort
* Ordena un array de enteros
* Valores de entrada:
*	r0 = dirección del array
*	r1 = índice de inicio de los datos en el array = p
*	r2 = longitud de los datos = r
* retorna: nada
-------------------------------------------------------------
*/
mergeSort:
	push {lr}

	cmp	r1, r2			/* (p < r) ? */
	blt sigueMerge
	b outMerge

sigueMerge:
	add r3, r1, r2		/* q = p + r */
	asr r3, r3, #1		/* q = q / 2 */

	push {r0, r1, r2, r3}	//mergeSort(a, p, q);
	ldr r0, =array			/* dirección array */
	mov r2, r3
	bl mergeSort			/* llamada recursiva */
	pop {r0, r1, r2, r3}

	add r4, r3, #1			/* q + 1 */
	push {r0, r1, r2, r3}
	ldr r0, =array			/* dirección array */
	mov r1, r4				/* mergeSort(a, q+1, r) */
	bl mergeSort			/* llamada recursiva */
	pop {r0, r1, r2, r3}

	ldr r0, =array			/* dirección array */
	push {r0, r1, r2, r3}
	mov r4, r2				/* R4 = r */
	mov r5, r3				/* R5 = q */
	mov r2, r5				/* R2 = q */
	mov r3, r4				/* R3 = r */
							/* R1 = p, R2 = q * R3= r */
	bl merge				/* merge(a, p, q, r) */
	pop {r0, r1, r2, r3}

outMerge:
    pop {lr}
    bx lr					/* Return de mergeSort */

/*
-------------------------------------------------------------
* Función merge
* Ordena un array de enteros
* Valores de entrada:
*	r0 = dirección del array
*	r1 = índice de inicio de los datos mitad izquierda p
*	r2 = índice de inicio de los datos mitad derecha q
*	r3 = longitud de los datos r
* retorna: nada
-------------------------------------------------------------
*/
.data
.balign 4
i: .word 0

.balign 4
j: .word 0

.balign 4
k: .word 0

.balign 4
p: .word 0

.balign 4
q: .word 0

.balign 4
r: .word 0

.text

merge:
	push {lr}

	ldr r4, =p				/* *R4 variable p */
	str r1, [r4]			/* variable p guardada */
	ldr r4, =q				/* *R4 variable q */
	str r2, [r4]			/* variable q guardada */
	ldr r4, =r				/* *R4 variable r */
	str r3, [r4]			/* variable r guardada */

	ldr r4, =i				/* *R4 variable i */
	ldr r5, =j				/* *R5 variable j */
	ldr r6, =k				/* *R6 variable k arrayAux[k-p]*/

	str r1, [r4]			/* i = p */
	add r2, r2, #1			/* q = q + 1*/
	str r2, [r5]			/* j = q + 1 */

	mov	r1,	#0
	str r1, [r6]			/* k = 0 */

loopM1:
	ldr r4, =q				/* *R4 variable q */
	ldr r1, [r4]			/* carga q */
	ldr r4, =i				/* *R4 variable i */
	ldr r2, [r4]			/* carga i */
	cmp r2, r1				/* compara i <= q */
	bgt outloopM1			/* sale si i > q */

	ldr r4, =r				/* *R4 variable r */
	ldr r1, [r4]			/* carga r */
	ldr r4, =j				/* *R4 variable j */
	ldr r2, [r4]			/* carga j */
	cmp r2, r1				/* compara j <= r */
	bgt outloopM1			/* sale si j > r */

	ldr r4, =i				/* *R4 variable i */
	ldr r1, [r4]			/* carga i */

	ldr r0, =array			/* dirección array */
	add r3, r0, r1, LSL #2	/* índice al array[i] en R3 */
	ldr r1, [r3]			/* valor del array en [i] */
	add r3, r0, r2, LSL #2	/* índice al array[j] en R3 */
	ldr r2, [r3]			/* valor del array en [J] */

	cmp r1, r2				/* ¿array[i] < array[j]? */
	blt maspeq				/* si, salta a mas pequeño */

	ldr r2, =k				/* *R2 variable k */
	ldr r2, [r2]			/* R2 = k */
	ldr r1, =j
	ldr r1, [r1]
	ldr r0, =array
	add r3, r0, r1, LSL #2		/* índice al array[j] en R3 */
	ldr r1, [r3]
	ldr r0, =auxarr				/* dirección array auxiliar */
	add r3, r0, r2, LSL #2		/* índice al arrayAux[k] en R3 */
	str r1, [r3]				/* arrayAux[k] = array[j] */
	
	ldr r1, =j				/* *R1 variable j */
	ldr r2, [r1]			/* cargamos variable j */
	add r2, r2, #1			/* j = j + 1 */
	str r2, [r1] 			/* guardamos variable j */
	b outIf1

maspeq:
	ldr r2, =k				/* *R2 variable k */
	ldr r2, [r2]			/* R2 = k */
	ldr r1, =i
	ldr r1, [r1]
	ldr r0, =array
	add r3, r0, r1, LSL #2		/* índice al array[i] en R3 */
	ldr r1,[r3]

	ldr r0, =auxarr			/* dirección array auxiliar */
	add r3, r0, r2, LSL #2	/* índice al arrayAux[k] en R3 */
	str r1,[r3]

	ldr r1, =i				/* *R1 variable i */
	ldr r2, [r1]			/* cargamos variable  */
	add r2, r2, #1			/* i = i + 1 */
	str r2, [r1] 			/* guardamos variable i */

outIf1:
	ldr r1, =k				/* *R1 variable k */
	ldr r2, [r1]			/* cargamos variable k */
	add r2, r2, #1			/* k = k + 1 */
	str r2, [r1] 			/* guardamos variable k */
	b loopM1

outloopM1:
	ldr r1, =q				/* *R1 variable q */
	ldr r2, =i				/* *R2 variable i */
	ldr r1, [r1]			/* R1 variable q */
	ldr r2, [r2]			/* R2 variable i */

	cmp r2, r1
	bgt outloopM2
	ldr r1, =k				/* *R1 variable k */
	ldr r1, [r1]			/* R1 variable k */
	ldr r2, =i				/* *R2 variable i */
	ldr r2, [r2]			/* R2 variable i */

	ldr r0, =array			/* dirección array */
	add r3, r0, r2, LSL #2	/* índice al array[i] en R3 */
	ldr r2, [r3]			/* cargamos valor en array[i] */

	ldr r0, =auxarr			/* dirección array auxiliar */
	add r3, r0, r1, LSL #2	/* índice al arrayAux[k] en R3 */
	str r2, [r3]			/* arrayAux[k] = array[i] */

	ldr r1, =i				/* *R1 variable i */
	ldr r2, [r1]			/* cargamos vararrayAux[k-p]iable i */
	add r2, r2, #1			/* i = i + 1 */
	str r2, [r1] 			/* guardamos variable i */

	ldr r1, =k				/* *R1 variable k */
	ldr r2, [r1]			/* cargamos variable k */
	add r2, r2, #1			/* k = k + 1 */
	str r2, [r1] 			/* guardamos variable k */
	b outloopM1

outloopM2:
	ldr r1, =r				/* *R1 variable r */
	ldr r2, =j				/* *R2 variable j */
	ldr r1, [r1]			/* R1 variable r */
	ldr r2, [r2]			/* R2 variable j */
	cmp r2, r1				/* compara j <= r */
	bgt outloopM3

	ldr r1, =k				/* *R1 variable k */
	ldr r1, [r1]			/* R1 variable k */
	ldr r2, =j				/* *R2 variable j */
	ldr r2, [r2]			/* R2 variable j */

	ldr r0, =array			/* dirección array */
	add r3, r0, r2, LSL #2	/* índice al array[j] en R3 */
	ldr r2, [r3]			/* cargamos valor en array[j] */

	ldr r0, =auxarr			/* dirección array auxiliar */
	add r3, r0, r1, LSL #2	/* índice al arrayAux[k] en R3 */
	str r2, [r3]			/* arrayAux[k] = array[j] */

	ldr r1, =j				/* *R1 variable j */
	ldr r2, [r1]			/* cargamos variable j */
	add r2, r2, #1			/* j = j + 1 */
	str r2, [r1] 			/* guardamos variable j */

	ldr r1, =k				/* *R1 variable k */
	ldr r2, [r1]			/* cargamos variable k */
	add r2, r2, #1			/* k = k + 1 */
	str r2, [r1] 			/* guardamos variable k */
	b outloopM2

outloopM3:
	ldr r1, =p				/* *R1 variable p */
	ldr r1, [r1]			/* R1 variable p */
	ldr r2, =k				/* *R2 variable k */
	str r1, [r2]			/* k = p */

for1:
	ldr r2, =k				/* *R2 variable k */
	ldr r2, [r2]			/* R2 variable k */
	ldr r1, =r				/* *R1 variable r */
	ldr r1, [r1]			/* R1 variable r */

	cmp r2, r1				/* ¿ k<=r ? */
	bgt outFor1				/* k > r, sale */

	ldr r1, =p				/* *R1 variable p */
	ldr r1, [r1]			/* R1 variable p */
	sub r1, r2, r1			/* R1 indice k - p */

	ldr r0, =auxarr			/* dirección array auxiliar */
	add r3, r0, r1, LSL #2	/* índice al arrayAux[k-p] en R3 */
	ldr r1, [r3]			/* carga valor arrayAux[k-p] en R1 */

	ldr r0, =array			/* dirección array */
	add r3, r0, r2, LSL #2	/* índice al array[k] en R3 */
	str r1, [r3]			/* array[k] = arrayAux[k-p] */

	add r2, r2, #1			/* k = k + 1 */
	ldr r1, =k				/* *R2 variable k */
	str r2, [r1]
	b for1

outFor1:
	pop {lr}
	bx lr					/* Return de merge */

/*
-------------------------------------------------------------
 *  Función printArray
 *  Muestra por la terminal el array de enteros
 -------------------------------------------------------------
*/
printArray:
	push   {r1, r2, r4, r5, r7, lr}	/* Procedimiento de llamada estándar para la arquitectura ARM */

	ldr r4, =array			/* dirección del array */
	mov r5, #0				/* R5 como contador */
	mov r6, #0				/* R6 números por linea */

escribe:
	cmp r5, #ARRAY_LEN		/* ¿tenemos los 1024 bytes? */
	beq finprint			/* si, salimos del bucle */
	add r3, r4, r5, LSL #2	/* actualizamos el índice, entonces R3 = R1 + (R2*4) */
	ldr r1, [r3]			/* carga el valor del array en R1 apuntado por *R3 */
	ldr r0, =mascara		/* r0 ← &mascara */
 	bl printf				/* llamada a printf, escribe el número*/
 	add r5, r5, #1			/* R5 = R5 + 1 */
 	add r6, r6, #1			/* R6 = R6 + 1 */
 	cmp r6, #16				/* ¿16 números escritos? */
 	bne sigue				/* no, seguimos */
 	mov r6, #0				/* si, ponemos el contador a 0 R&=0 */
 	mov r0, #0x0A			/* añadimos un retorno de carro */
 	bl putchar				/* con la función putchar */

 sigue:
 	b escribe

 finprint:
	pop    {r1, r2, r4, r5, r7, lr}	/* recupera la llamada estándard */
	bx     lr                   	/* retorno de subrutina */
	b fincarga				/* borrar */
/*
-------------------------------------------------------------
 *  Función rand
 *  Lee un número aleatorio del archivo /dev/urandom
 *  Devuelve el número en R0
 -------------------------------------------------------------
*/

.data

	/* Modos de lectura / escritura para el archivo */

    .equ open,		5		/* Abrir archivo */
    .equ RdWr,		02		/* Acceso lectura escrtura */
    .equ Apnd,		02000	/* Abrir archivo */
    .equ read,		3		/* Leer archivo */
    .equ close,		6		/* Cerrar archivo */

.balign 4
dir_file: .asciz "/dev/urandom"

.balign 4
Open: .word dir_file, RdWr | Apnd, open

.balign 4
Buf: .word 0

.balign 4
Read: .word Buf, 1, read

/*
*  Empieza área de código
*/
.text

rand:
	push   {r1, r2, r4, r5, r7, lr}	/* Procedimiento de llamada estándar para la arquitectura ARM */

	ldr    r3, =Open            	/* dirección de Open */
	ldm    r3, {r0, r1, r7}     	/* carga los registros */
	svc    #0                   	/* el SO abre el archivo */
	mov    r4, r0               	/* el número de archivo se almacena en R4 (fd) */

	ldr    r3, =Read            	/* dirección de Read */
	ldm    r3, {r1, r2, r7}     	/* carga los registros */
	svc    #0                   	/* el SO lee el archivo */

	mov    r0, r4               	/* carga el fd en R0 */
	mov    r7, #close           	/* núm. para cerrar */
	svc    #0                   	/* el SO cierra el archivo */

	ldr    r0, =Buf					/* dirección del dato leído */
	ldr    r0, [r0]             	/* carga el valor en R0 */

	pop    {r1, r2, r4, r5, r7, lr}	/* recupera la llamada estándard */
	bx     lr                   	/* retorno de subrutina */