Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для




Скачать 105.52 Kb.
НазваниеГенерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для
Дата публикации16.05.2014
Размер105.52 Kb.
ТипЗадача
skachate.ru > История > Задача



Глава 8. Генерация кода

Задача генератора кода - построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для генератора кода служит некоторое промежуточное представление программы. В свою очередь, генерация кода состоит из ряда специфических, относительно независимых подзадач: распределение памяти (в частности, распределение регистров), выбор команд, генерация объектного (или загрузочного) модуля. Конечно, независимость этих подзадач относительна: например, при выборе команд нельзя не учитывать схему распределения памяти, и, наоборот, схема распределения памяти (регистров, в частности) необходимо ведет к генерации той или иной последовательности команд. Однако удобно и практично эти задачи все же разделять и при этом особо обращать внимание на их взаимодействие.

В какой-то мере схема генератора кода зависит от формы промежуточного представления. Ясно, что генерация кода из дерева отличается от генерации кода из троек, а генерация кода из префиксной записи отличается от генерации кода из ориентированного графа. В то же время все генераторы кода имеют и много общего и основные применяемые алгоритмы отличаются, как правило, только в деталях, связанных с используемым промежуточным представлением.

В дальнейшем в качестве промежуточного представления мы будем использовать префиксную нотацию и алгоритмы генерации кода будем излагать в виде атрибутных схем со входным языком Лидер.

8.1. Модель машины

При изложении алгоритмов генерации кода мы будем следовать некоторой модели машины, в основу которой положена система команд микропроцессора Motorola 68020.

В системе команд используются следующие способы адресации:

D - значение находится в регистре данных;

А - значение находится в адресном регистре;

POST - пост-инкрементная адресация (А)+: исполнительный адрес есть значение адресного регистра и после исполнения команды значение этого регистра увеличивается на длину операнда;

PRE - пре-инкрементная адресация -(А): перед исполнением операции содержимое адресного регистра уменьшается на длину операнда, исполнительный адрес равен новому содержимому адресного регистра;

DIRECT - прямая адресация через регистры: исполнительный адрес равен значению выражения ADDREG+INDEXREG*SCALE +ADDRDISP - содержимое адресного регистра + содержимое индексного регистра, умноженное на SCALE+адресное смещение;

INDPPRE - пре-косвенная через память: (ADDREG+INDEXREG* SCALE+ADDRDISP)+INDEXDISP - выражение в скобках дает адрес ячейки, содержимое которой + индексное смещение дает исполнительный адрес;

INDPOST - пост-косвенная через память: (ADDREG+ADDRDISP) +INDEXREG*SCALE+INDEXDISP - выражение в скобках дает адрес ячейки, содержимое которой + содержимое индексного регистра, умноженное на SCALE + индексное смещение, дает исполнительный адрес;

DIRPC - прямая через PC (счетчик команд): исполнительный адрес определяется выражением PC+INDEXREG*SCALE+ADDRDISP;

INDPREPC - пре-косвенная через PC: (PC+INDEXREG* SCALE+ ADDRDISP)+INDEXDISP - то же, что INDPRE, но в качестве адресного регистра исползуется PC;

INDPOSTPC - пост-косвенная через PC: (PC+ADDRDISP)+INDEXREG *SCALE+INDEXDISP то же, что и INDPOST, но в качестве адресного регистра используется PC;

ABS - абсолютная;

IMM - непосредственный операнд.

В дальнейшем изложении будут использованы следующие команды:

MOVEA ИА,А - загрузить содержимое по исполнительному адресу ИА на адресный регистр А;

MOVE ИА1,ИА2 - содержимое по исполнительному адресу ИА1 переписать по исполнительному адресу ИА2;

MOVEM список регистров,ИА - сохранить указанные регистры в памяти по адресу ИА;

MOVEM ИА,список регистров - восстановить указанные регистры из памяти по адресу ИА;

LEA ИА,А - загрузить исполнительный адрес ИА на адресный регистр А;

MUL ИА,D - умножить содержимое по исполнительному адресу ИА на содержимое регистра данных D и результат разместить в D;

ADD ИА,D - сложить содержимое по исполнительному адресу ИА с содержимым регистра данных D и результат разместить в D;

SUB ИА,D - вычесть содержимое по исполнительному адресу ИА из содержимого регистра данных D и результат разместить в D;

CMP ИА,D - содержимое регистра данных D вычитается из содержимого по исполнительному адресу ИА, при этом формируется признак результата, но содержимое регистра D не меняется;

TST ИА - выработать код условия по значению, находящемуся по исполнительному адресу ИА;

BNE ИА - условный переход по признаку NE (не равно) по исполнительному адресу ИА;

BEQ ИА - условный переход по признаку EQ (равно) по исполнительному адресу ИА;

BLE ИА - условный переход по признаку LE (меньше или равно) по исполнительному адресу ИА;

BGT ИА - условный переход по признаку GT (больше) по исполнительному адресу ИА;

BLE ИА - условный переход по признаку KE (меньше или равно) по исполнительному адресу ИА;

BLT ИА - условный переход по признаку LT (меньше) по исполнительному адресу ИА;

BR ИА - безусловный переход по адресу ИА;

JSR ИА - переход с возвратом на подпрограмму по адресу ИА;

JMP ИА - безусловный переход по исполнительному адресу;

RTD размер локальных - возврат из подпрограммы с указанием размера локальных;

LINK A,размер локальных - в стеке сохраняется значение регистра А, в регистр А заносится указатель на это место в стеке и указатель стека продвигается на размер локальных;

UNLK A - стек сокращается на размер локальных и регистр А восстанавливается из стека.

^ 8.2. Динамическая организация памяти

Рассмотрим схему реализации магазина периода выполнения для простейшего случая (как, например, в языке Паскаль), когда все переменные в магазине (фактические параметры и локальные переменные) имеют известные при трансляции смещения. Магазин служит для хранения локальных переменных (и параметров) и обращения к ним в языках, допускающих рекурсивные определения процедур. Еще одной задачей, которую необходимо решать при трансляции языков с блочной структурой - обеспечение реализации механизмов статической вложенности. Рассмотрим рекурсивную программу рис. 8.1.

^ PROCEDURE P1;
VAR V1; P2 V2
PROCEDURE P2;
VAR V2;
BEGIN P2;
V1:=... P2 V2
V2:=...
END P2; P1 V1
BEGIN P2;
END P1;


Рис. 8.1 Рис. 8.2

В процессе выполнения этой программы в магазине может сложиться ситуация, изображенная на рис. 8.2. Находясь в процедуре P2, мы должны иметь доступ к последнему экземпляру значений переменных процедуры P2 и к экземляру значений переменных процедуры P1, из которой была вызвана P2. Кроме того, необходимо обеспечить восстановление состояния программы при завершении выполнения процедуры.

Мы рассмотрим две возможные схемы динамической организации памяти: схему со статической цепочкой и с дисплеем в памяти. В первом случае все статические контексты связаны в список, который называется статической цепочкой; в каждой записи для процедуры в магазине хранится указатель на запись статически охватывающей процедуры (помимо, конечно, указателя динамической цепочки - указателя на "базу" динамически предыдущей процедуры). Использование той или иной схемы определяется, помимо прочих условий, прежде всего числом адресных регистров.

^ 8.2.1. Организация магазина со статической цепочкой

Минимальный адрес

Сохраненные
регистры

Текущий Локальные
Область
статический Disp последней
уровень Предыдущий BP BP вызванной
процедуры
Точка возврата Disp

Факт. параметры

Сохраненные
регистры
LP
Предыдущий LP D
e
Предыдущий Локальные l
статический t
уровень a
Предыдущий BP

............. Максимальный адрес

Рис. 8.3

Итак, в случае статической цепочки магазин организован, как это изображено на рис. 8.3.

Таким образом, на запись текущей процедуры в магазине указывает регистр BP (Base pointer), с которого начинается динамическая цепочка. На статическую цепочку указывает регистр LP (Link Pointer). В качестве регистров BP и LP в различных системах команд могут использоваться универсальные, адресные или специальные регистры. Локальные переменные отсчитываются от регистра BP вверх, фактические параметры - вниз с учетом памяти, занятой точкой возврата и самим сохраненным регистром BP.

Вызов подпрограмм различного уровня производится несколько по-разному. При вызове подпрограммы того же статического уровня, что и вызывающая подпрограмма, выполняются следующие команды:

^ Занесение фактических параметров в магазин
JSR A


Команда JSR A продвигает указатель SP, заносит PC на верхушку магазина и осуществляет переход по адресу A. После выполнения этих команд состояние магазина становится таким, как это изображено на рис. 8.4. Занесение BP, отведение локальных, сохранение регистров делает вызываемая подпрограмма.


Точка возврата SP

Факт. параметры

Сохраненные
регистры
LP
Предыдущий LP

Предыдущий Локальные
статический
уровень
BP
Предыдущий BP

................


Рис. 8.4

При вызове локальной подпрограммы необходимо установить указатель статического уровня на текущую подпрограмму, а при выходе - восстановить его на старое значение (охватывающей текущую). Для этого исполняются следующие команды:

^ Занесение фактических в магазин
MOVE BP,LP
SUB Delta,LP
JSR A


Здесь Delta - размер локальных вызывающей подпрограммы плюс двойная длина слова. Магазин после этого принимает состояние, изображенное на рис. 8.5. Предполагается, что регистр LP уже сохранен среди сохраняемых регистров, причем самым первым (сразу после локальных переменных).

После выхода из подпрограммы в вызывающей подпрограмме выполняется команда

MOVE (LP),LP

которая восстанавливает старое значение статической цепочки. Если выход осуществлялся из подпрограммы 1-го уровня, эту команду выполнять не надо, поскольку для 1-го уровня нет статической цепочки.

Точка возврата

Факт. параметры

Сохраненные
регистры
LP
Предыдущий LP
D
Предыдущий e
статический Локальные l
уровень t
a
Предыдущий BP

.................



Рис. 8.5


При вызове подпрограммы меньшего, чем вызывающая, уровня выполняются следующие команды:

^ Занесение фактических параметров в магазин
MOVE (LP),LP /*столько раз, какова разность
уровней вызывающей и вызываемой ПП*/
JSR A


Тем самым устанавливается статический уровень вызываемой подпрограммы. После выхода из подпрограммы выполняется команда

MOVE -Delta(BP),LP

восстанавиливающая статический уровень вызывающей подпрограммы.

Тело подпрограммы начинается со следующих команд:

LINK BP,-размер локальных
^ MOVEM -(SP)


Команда LINK BP,размер локальных эквивалентна трем командам:

MOVE BP,-(SP)
MOVE SP,BP
ADD -размер локальных,SP


Команда MOVEM сохраняет в магазине регистры.

В результате выполнения этих команд магазин приобретает вид, изображенный на рис. 8.3.

Выход из подпрограммы осуществляется следующей последовательностью команд:

^ MOVEM (SP)+
UNLK BP
RTD размер фактических


Команда MOVEM восстанавливает регистры из магазина. После ее выполнения магазин выглядит, как это изображено на рис. 8.6.

SP
Т
екущий Локальные
уровень BP
Предыдущий BP

Точка возврата Точка возврата SP

Факт. параметры Факт.
параметры

............. ................


Рис. 8.6 Рис. 8.7


После выполнения команды UNLK BP, которая эквивалентна такой последовательности команд:

MOVE BP,SP
MOVE (SP),BP
ADD #4,SP /*4 - размер слова*/


магазин имеет содержимое, изображенное на рис. 8.7.

Наконец, после выполнения команды RTD размер_фактических, которая эквивалентна последовательности

^ ADD размер_фактических+4, SP
JMP -размер_фактических-4(SP)


магазин восстанавливается до состояния, которое было до вызова.

В зависимости от наличия локальных переменных, фактических параметров и необходимости упрятывания регистров каждая из этих команд может отсутствовать.

^ 8.2.2. Организация магазина с дисплеем

Рассмотрим теперь организацию магазина с дисплеем. Дисплей - это массив (DISPLAY), i-й элемент которого представляет собой указатель на область активации процедуры i-го статического уровня. Доступ к переменным самой внутренней процедуры осуществляется через регистр BP. При вызове процедуры меньшего статического уровня изменений в дисплее не производится. При вызове локальной процедуры в дисплее отводится элемент для текущей (вызывающей) процедуры. При вызове процедуры того же уровня (i) i-й элемент замещается на указатель области активации текущей процедуры и при выходе восстанавливается. Тем самым DISPLAY[i] всегда указывает на область активации последней вызванной процедуры i-го статического уровня.

Минимальный адрес

Сохраненные Область
регистры последней
вызванной
Текущий Локальные процедуры
статический
уровень Предыдущий BP BP

Точка возврата

Факт. параметры
DISPLAY[i]
Сохраненные
регистры

предыдущий
DISPLAY[i]

Предыдущий Локальные
статический
уровень
Предыд
ущий BP

.............


Рис. 8.8
Запоминание и восстановление DISPLAY[i] можно не выполнять, если процедура не имеет локальных переменных и параметров или если из процедуры нет вызовов описанных в ней процедур. Структура магазина при использовании дисплея изображена на рис. 8.8. Дисплей может быть реализован либо через регистры (если их достаточно), либо через массив в памяти.

При вызове процедуры следующего (по отношению к вызывающей) уровня в дисплее отводится очередной элемент. Если вызывающая процедура имеет статический уровень i, то при вызове процедуры уровня j<=i элементы дисплея j,…,i должны быть скопированы (обычно в стек вызывающей процедуры), текущим уровнем становится j и в DISPLAY[j] заносится указатель на область активации вызываемой процедуры. По окончании работы вызываемой процедуры содержимой дисплея восстанавливается из стека.

Иногда используется комбинированная схема - дисплей в магазине. Дисплей хранится в области активации каждой процедуры. Формирование дисплея для процедуры осуществляется в соответствии с правилами, описанными выше.

Отдельного рассмотрения требует вопрос о технике передачи фактических параметров. Конечно, в случае простых параметров (например, чисел) проблем не возникает. Однако передача массивов по значению - операция довольно дорогая, поэтому с точки зрения экономии памяти целесообразнее сначала в подпрограмму передать адрес массива, а затем уже из подпрограммы по адресу передать в магазин сам массив. В связи с передачей параметров следует упомянуть еще одно обстоятельство.

Рассмотренная схема организации магазина допустима только для языков со статически известными размерами фактических параметров. Однако, например, в языке Модула-2 по значению может быть передан гибкий массив, и в этом случае нельзя статически распределить память для параметров. Обычно в таких случаях заводят так называемый "паспорт" массива, в котором хранится вся необходимая информация, а сам массив размещается в магазине в рабочей области выше сохраненных регистров.




Похожие:

Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconЛабораторная работа №1 (2 часа). Построение кода Хаффмана I. Выполните задание в тетради
В таблице указаны частоты букв. Закодируйте их с помощью кода Фано и кода Хаффмана
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconРазработка методов оптимизации низкоуровневого программного кода...
Целью настоящей работы является исследование эффективности генетического программирования в решении задачи оптимизации низкоуровневого...
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconОсновные ean. Ucc спецификации Глоссарий терминов
Символ штрихового кода, использующийся для кодирования дополнительной информации к основному символу штрихового кода
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconТема: Проектирование преобразователя кода (ПК) 3
Заданы входной (Xвх) и выходной (Yвых) четырехразрядные (за исключением кода семисегментного индикатора) двоичные коды.*
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconПрограмма составляется на языках Паскаль и С++ по выбору студента в среде windows
Процесс трансляции с алгоритмического языка можно условно разбить на три этапа: лексический анализ, грамматический разбор и генерацию...
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для icon1. определение дресс-кода, его необходимости и эффективности
Введение Дресс-кода для студентов Ахтубинского губернского техникума способствует повышению репутации и утверждению имиджа и статуса...
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconПрограмма (код программы) записывается в окне кода. Окно кода используется...
Для открытия редактора vba необходимо находясь в рабочей книге Excel, выполнить команду Сервис/Макрос/Редактор Visual Basic. Программа...
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconПрименение генетического программирования для локальной оптимизации кода
Эта оптимизация представляет собой поиск определенных небольших фрагментов последовательного (не содержащего ветвлений) кода и замена...
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconТемы задания №1 «Обработка и реставрация старой фотографии»
В качестве кода выступают две последние цифры, образующие индивидуальный код. В качестве выбора тематики для третьего задания можно...
Генерация кода Задача генератора кода построение эквивалентной машинной программы по программе на входном языке. Обычно в качестве входного для iconТемы задания №1 «Обработка и реставрация старой фотографии»
В качестве кода выступают две последние цифры, образующие индивидуальный код. В качестве выбора тематики для третьего задания можно...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница