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@ 
@ This program defines and uses functions div10 
@ and print10.
@ 
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@
@ Program part 1: definition of main.
@
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.globl _start
_start:
	mov sp, #0x100000		@initialize sp at start of program

	@ program preamble
	sub sp, sp, #20
	str lr, [sp, #0]
	str r0, [sp, #4]
	str r4, [sp, #8]
	str r5, [sp, #12]
	str r6, [sp, #16]

	@ program main body 
	ldr r4,=0x101f1000	
	@ ASCII codes stored 
	@ at [r4] get printed
		
	mov r5, #0x7f
	lsl r5, r5, #8
	add r5, r5, #0xff
	lsl r5, r5, #8
	add r5, r5, #0xff
	lsl r5, r5, #8
	add r5, r5, #0xf0

	mov r6, #0
loop:
	cmp r6, #20
	bgt program_exit
	mov r0, r5
	bl print10
	add r5, r5, #1
	add r6, r6, #1
	b loop


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@
@ Program part 2: definition of all functions.
@
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div10:	
	@ div10 preamble
	sub sp, sp, #36
	str lr, [sp, #0]
	str r4, [sp, #4]
	str r5, [sp, #8]
	str r6, [sp, #12]
	str r7, [sp, #16]
	str r8, [sp, #20]
	str r9, [sp, #24]
	str r10, [sp, #28]
	str r11, [sp, #32]

	
	@ div10 main body	
	mov r4, r0		@ r4 = arg
	
	lsr r5, r4, #4		@ r5: lower bound
	lsr r6, r4, #3		@ r6: upper bound
	mov r7, r6		@ r7: current guess, initialized to upper bound
	mov r9, #10		@ r9: constant 10.

div10_loop:
	mul r8, r7, r9		@ r8 = current guess * 10
	cmp r8, #0		@ check for overflow
	movlt r6, r7		@ if overflow, set upper bound = guess.
	blt div10_next_guess

	cmp r8, r4		
	mov r10, #0
	movle r10, #1		@ r10 = (10 * current guess <= arg)
	
	mov r11, #0
	add r8, r8, #9		@ r8 = 10 * current guess + 9
	cmp r8, #0		@ check for overflow
	movlt r11, #1		@ if overflow, it means that
				@ (10 * current guess + 9 >= arg)
	blt div10_check
	
	cmp r8, r4
	movge r11, #1		@ r11 = (10 * current guess + 9 >= arg)

div10_check:	
	add r11, r11, r10	@ r11 = 2 if (10*guess <= arg <= 10*guess + 9)
	cmp r11, #2		@ if r11 == 2, we are done
	moveq r0, r7		@ arg/10 is r7, store at r0
	mul r8, r7, r9		@ r8 = current guess * 10
	subeq r1, r4, r8	@ r1 = remainder of arg/10
	beq div10_exit		@ exit, we have computed the results


	cmp r8, r4		@ compare 10*guess with arg
	movgt r6, r7		@ if 10>guess > arg, set upper_bound = guess
	movlt r5, r7		@ else set lower bound = guess

div10_next_guess:	
	add r7, r5, r6		@ guess = (lower bound + upper bound)
	lsr r7, r7, #1		@ guess = (lower bound + upper bound) / 2
	b div10_loop
	
div10_exit:
	@ div10 wrap-up
	ldr lr, [sp, #0]
	ldr r4, [sp, #4]
	ldr r5, [sp, #8]
	ldr r6, [sp, #12]
	ldr r7, [sp, #16]
	ldr r8, [sp, #20]
	ldr r9, [sp, #24]
	ldr r10, [sp, #28]
	ldr r11, [sp, #32]
	add sp, sp, #36
	bx lr

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

print10:	
	@ print10 preamble
	sub sp, sp, #28
	str lr, [sp, #0]
	str r0, [sp, #4]
	str r1, [sp, #8]
	str r4, [sp, #12]
	str r5, [sp, #16]
	str r6, [sp, #20]
	str r7, [sp, #24]

	@ print10 main body
	ldr r4,=0x101f1000	
	@ ASCII codes stored 
	@ at [r4] get printed

	mov r5, r0
	cmp r5, #0
	movlt r6, #'-'
	strlt r6, [r4]
	movlt r7, #-1
	mullt r0, r5, r7
	
	bl print10_helper

	@ print newline
	mov r5, #13
	str r5, [r4]		
	mov r5, #10		
	str r5, [r4]		

	@ print_number wrap-up
	ldr lr, [sp, #0]
	ldr r0, [sp, #4]
	ldr r1, [sp, #8]
	ldr r4, [sp, #12]
	ldr r5, [sp, #16]
	ldr r6, [sp, #20]
	ldr r7, [sp, #24]

	add sp, sp, #28
	bx lr
	
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

print10_helper:	
	@ print10_helper preamble
	sub sp, sp, #28
	str lr, [sp, #0]
	str r0, [sp, #4]
	str r1, [sp, #8]
	str r4, [sp, #12]
	str r5, [sp, #16]
	str r6, [sp, #20]
	str r7, [sp, #24]

	@ print10_helper main body
	ldr r4,=0x101f1000	
	@ ASCII codes stored 
	@ at [r4] get printed

	cmp r0, #10
	addlt r6, r0, #'0'
	strlt r6, [r4]
	blt print10_helper_exit
	
	bl div10
	bl print10_helper
	add r6, r1, #'0'
	str r6, [r4]

print10_helper_exit:
	@ print10_helper wrap-up
	ldr lr, [sp, #0]
	ldr r0, [sp, #4]
	ldr r1, [sp, #8]
	ldr r4, [sp, #12]
	ldr r5, [sp, #16]
	ldr r6, [sp, #20]
	ldr r7, [sp, #24]

	add sp, sp, #28
	bx lr
	
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
	
print_digit:	
	@ print_digit preamble
	sub sp, sp, #12
	str lr, [sp, #0]
	str r4, [sp, #4]
	str r5, [sp, #8]

	@ print_digit main body
	ldr r4,=0x101f1000	
	@ ASCII codes stored 
	@ at [r4] get printed
	
	cmp r0, #10
	addlt r5, r0, #48
	addge r5, r0, #55
	str r5, [r4]

	@ print_digit wrap-up
	ldr lr, [sp, #0]
	ldr r4, [sp, #4]
	ldr r5, [sp, #8]
	add sp, sp, #12
	bx lr

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
	
print_number:	
	@ print_number preamble
	sub sp, sp, #24
	str lr, [sp, #0]
	str r0, [sp, #4]
	str r4, [sp, #8]
	str r5, [sp, #12]
	str r6, [sp, #16]
	str r7, [sp, #20]

	@ print_number main body
	ldr r4,=0x101f1000	
	@ ASCII codes stored 
	@ at [r4] get printed

	mov r5, #28
	mov r6, r0
	
print_number_loop:	
	cmp r5, #0
	blt print_number_exit

	lsr r7, r6, r5
	and r7, r7, #0x0000000f

	mov r0, r7
	bl print_digit

	sub r5, r5, #4
	b print_number_loop

print_number_exit:
	@ print newline
	mov r5, #13
	str r5, [r4]		
	mov r5, #10		
	str r5, [r4]		

	@ print_number wrap-up
	ldr lr, [sp, #0]
	ldr r0, [sp, #4]
	ldr r4, [sp, #8]
	ldr r5, [sp, #12]
	ldr r6, [sp, #16]
	ldr r7, [sp, #20]

	add sp, sp, #24
	bx lr

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@
@ Program part 3: program exit.
@
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
	
program_exit:
	@ program wrap-up
	ldr lr, [sp, #0]
	ldr r0, [sp, #4]
	ldr r4, [sp, #8]
	ldr r5, [sp, #12]
	ldr r6, [sp, #16]
	add sp, sp, #20

	ldr r4,=0x101f1000	
	mov r1, #13
	str r1, [r4]		
	mov r1, #10		
	str r1, [r4]		
	mov r1, #'E'		
	str r1, [r4]		
	mov r1, #'N'		
	str r1, [r4]		
	mov r1, #'D'		
	str r1, [r4]		

the_end:
	b the_end