Языки программирования Лекция 11

Лекция 11
Генерация кода
Исходная
программа
Начальная
стадия
Промеж.
код
Оптимизатор Промеж.
кода
код
Таблица
символов
Генератор
кода
Целевая
программа
Функции кодогенерации
• Выбор инструкций: какие инструкции
использовать
• Планирование инструкций: в каком
порядке размещать эти инструкции.
• Размещение в регистрах: размещение
переменных программы в регистрах
процессора.
• Генерация отладочной информации
Подзадачи генерации кода
•
•
•
•
•
•
Вход генератора кода
Целевые программы
Управление памятью
Выбор инструкций
Распределение регистров
Выбор порядка выполнения
Целевая машина
• Регистровая машина
– Данные для подвыражений хранятся в
регистрах
• Стековая машина
– Подвыражения вычисляются на вершине стека
Стоимость адресации
•
•
•
•
op source destination
MOV s d
ADD s d
SUM s d
Режим
Представление
Адрес
Добавочная
стоимость
Абсолютный
M
M
1
Регистровый
R
R
0
Индексированный
c(R)
c + contents(R)
1
Косвенный регистровый
*(R)
contents(R)
0
Косвенный индексированный
*c(R)
Contents(c +
contents(R))
1
Стоимость инструкций
Стоимость инструкции = 1 + стоимость
адресации источника + стоимость
адресации получателя
Пример:
• MOV R0, R1 – стоимость 1
• MOV R5, M – стоимость 2
• ADD #1, R1 – стоимость 2 (#1 – константа)
• SUB 4(R0), *12(R1) – стоимость 3 (т.к. 4 т 12 –
константы)
Пример – a:=b+c
1. MOV b, R0
ADD c, R0
стоимость 6
MOV R0, a
2. MOV b, a
ADD c, a
стоимость 6
3. R0,R1,R2 – адреса a,b,c
MOV *R1, *R0
ADD *R2, *R0
стоимость 2
4. R1,R2 – значения b,c. b дальше не нужен
ADD R2, R1
MOV R1, а
стоимость 3
Управление памятью в run-time
• Запись активации – блок памяти, содержащий
информацию о связи имен с памятью для
конкретной процедуры и локальные имена
уровня процедуры (поля для параметров,
результатов, информация о состоянии машины,
локальных данных, временных переменных)
• Статическое распределение
– На этапе компиляции определяется расположение
записи активации
• Стековое распределение
– Новая запись активации вносится в стек для каждой
активации процедуры
Распределение и назначение регистров
Инструкции с только регистрами – короче и
быстрее
• Распределение по роли (отдельно регистры
значений, арифметических выражений, стека)
• Глобальное распределение регистров (для часто
используемых переменных назначаются
регистры между блоками, для переменных
внутри цикла)
• Счетчик использование переменных
• Раскраска графа как метод распределения
регистров(кол-во цветов – доступные регистры)
Выбор инструкций при
генерации кода
Задача:
•сопоставление конструкциям исходной программы
последовательностей машинных инструкций (проекции
конструкций)
•выбор размещений для переменных и промежуточных
результатов
•выбор наилучших режимов адресации
Способ:
•формализация представления исходной программы с
помощью деревянных грамматик
•описание машинной программы в терминах покрытий
деревьев
Деревянные языки
Для решения задачи построения генератора кода
применяется теория деревянных языков и
грамматик. Именно, входная программа
разбивается на фрагменты (выражения), каждый
из которых трактуется как предложение языка
специального вида.
Вывод этого предложения в грамматике,
определяющей такой язык, затем
интерпретируется как последовательность
машинных инструкций.
Деревянные языки
• Деревянные языки позволяют описать
множества деревьев, обладающих
определенными свойствами. Скобочная запись
дерева, которая может быть получена
выписыванием пометок вершин при простом
обходе дерева слева-направо и сверху-вниз. При
этом поддеревья одной вершины отделяются от
нее скобками, а между собой – запятыми.
Системы восходящего
переписывания деревьев
Деревянные грамматики лежат в основе систем
восходящего переписывания деревьев (Bottom-Up
Rewriting Systems)
Теория деревянных грамматик интерпретируются
следующим образом:
1. Нетерминалы обозначают режимы адресации или классы
размещения значений (регистр, непосредственный
операнд и т.д.);
2. Цепные правила обозначают преобразования типов или
пересылки;
3. Язык, определяемый грамматикой – это формат
внутреннего представления программы перед выбором
команд;
4. Вывод дерева в данной грамматике – последовательность
команд.