Программа является машинно-зависимой, если при ее разработке необходимо учитывать особенности архитектуры. Например, генератор кода в любом компиляторе является машинно-зависимой частью

Вид материала

Программа

Содержание Пример программы для виртуальной машины VM Контрольные вопросы и упражнения

Подобный материал:

• Примерная инструкция по охране труда при подготовке к работе сельскохозяйственных машин, 301.45kb.
• Рабочая программа дисциплины «Машинно-зависимые языки программирования» Направление, 136.33kb.
• Качественная работа машинно-тракторного пахотного агрегата позволяет хорошо подготовить, 410.19kb.
• И программа 13-ой Международной научно-практической конференции машинно-технологическое, 257.75kb.
• Е. А. Цветков Московский физико-технический институт (государственный университет), 381.58kb.
• Неотъемлемой частью работ при разработке или модификации программных систем является, 22.36kb.
• Одним из эффективных математических методов для определения зависимости по множеству, 139.29kb.
• А тесноту связи между зависимой и независимой переменными, 526.21kb.
• Вопросы по курсу «Допглавы эконометрики» Преподаватель : доцент, к ф. м н. Пяткина, 7.26kb.
• Контрольная работа по гражданской обороне, 433.65kb.

Пример программы для виртуальной машины VM

Для демонстрации возможностей VM реализуем тот же пример, который представлен выше для абстрактных машин AMF и AMS. Пусть размер памяти — 64 килобайта и программа записана в память с нулевого байта. Регистры записаны без префикса $, а команды – строчными буквами. Программа представлена в табл. 1.5¹¹.

Таблица 1.5.

Адрес	Команда				Комментарий
00000	ldwi	w10	800		Адрес массива в регистре w10
00006	clrw	w11			Очистка индекса
00008	ldwi	w12	100		Счетчик повторений цикла = 100
00014	fld1	d1			Загрузка 1.0
00016	clrd	d30			S = 0
00018	find	d20			Ввод(x[i])
00020	std	d20	w10	w11	Запись x[i] в память
00024	fcmp	d20	w5	d1	x[i] > 1? w5 = -1,0,+1
00028	jge	w5	6		Нет: на переадресацию
00032	fdiv	d20	d1	d20	d20 = 1/x[i]
00036	fadd	d30	d30	d20	S = S + 1/x[i]
00040	incui	w11	8		Переадресация: на следующий x[i+1]
00044	loop	w12	-13		Цикл: назад на команду ввода
00048	foutd	d30			вывод
00050	stop	0

Проанализируем эту программу. Единицей памяти является байт, поэтому адреса команд изменяются не на 1, а на размер команды в байтах. По той же причине адрес массива для хранения величин x[i] является адресом байта, а не элемента массива. Так как размер элемента массива равен 8 (double), то команда переадресации (адрес 00040) изменяет индекc на 8, а не на 1.

В связи с наличием регистров не потребовалось изменять команды в памяти для переадресации: все вычисления выполняются в регистрах. Кроме того, команда цикла (адрес 00044) автоматически вычитает 1 из счетчика и проверяет новое значение на ноль. Наличие регистров и соответствующих команд (адреса 00014 и 00016) позволяет избавиться от хранения констант 0 и 1 в памяти.

Отдельно нужно сказать об аргументах команд перехода jle и цикла loop. В первом случае переход осуществляется вперед, поэтому аргумент-смещение является положительным. Напомним, что вычисляется аргумент расстояние в полусловах от команды перехода до целевой команды:

(адрес целевой команды) - (адрес команды перехода) / 2

Поэтому в данном случае аргумент будет таким:

RA = (00040 – 00028) / 2 = 6

Команда цикла переход выполняется назад, поэтому аргумент отрицательный. Вычисляя по той же формуле, получаем следующее:

RA = (00018 – 00044) / 2 = -13

Общий размер программы занимает всего 52 байта, в то время как программы для AMF и AMS занимали по 18 слов, каждое из которых размером 4 байта (32 бита). Таким образом, можно сделать вывод, что наличие регистров довольно существенно сокращает размер программы.

Резюме

Системное программное обеспечение разрабатывается для конкретного процессора, поэтому требуется учитывать архитектуру команд. В настоящее время наибольшее распространение получили архитектуры типа CISC, RISC и ROSC. Важнейшими составляющими архитектуры являются: типы данных, организация памяти, состав регистров, набор команд и способы адресации аргументов. В этом смысле системное ПО является машинно-зависимым. С другой стороны, многие системные программы фактически никак от архитектуры не зависят. Четкое отделение машинно-зависимых частей повышает переносимость программного обеспечения. Для тех же целей применяются виртуальные машины. Кроме того, виртуальная машина в качестве целевой машины при трансляции существенно сокращает трудозатраты при разработке системного ПО и обеспечивает совместимость на уровне исполняемых файлов. В данной главе разработана архитектура трех абстрактных машин: AMF, AMS и VM. Сравнительный анализ программ показывает, что наличие регистров в архитектуре позволяет сократить общий объем программ.

Контрольные вопросы и упражнения

1. 
   Объясните, что такое «машинная зависимость», и какие программы считаются машинно-зависимыми.
   
2. Перечислите важнейшие особенности архитектуры команд.
   
3. Чем отличается RISC-архитектура от CISC-архитектуры?
   
4. Каковы достоинства и недостатки использования виртуальной машины?
   
5. Приведите примеры промышленных виртуальных машин.
   
6. Какие способы реализации исполнителя команд виртуальной машины вы знаете?
   
7. Объясните, что означает термин «мобильность программного обеспечения».
   
8. Какие целые типы используются в виртуальной машине VM и насколько они типичны?
   
9. Каковы функции верификатора в составе виртуальной машины JVM?
   
10. Определите набор битовых операций and, or, not, xor для абстрактной машины AMS.
    
11. Покажите признаки ROSС-архитектуры в учебной виртуальной машине VM.
    
12. Объясните, что такое фрейм стека.
    
13. Сколько форматов команд реализовано в учебной виртуальной машине?
    
14. Какие методы адресации аргументов используются в командах виртуальной машины VM?
    
15. Какие группы команд реализованы в составе системы команд VM?
    
16. В чем команды перехода принципиально отличаются от других команд?
    
17. Покажите признаки RISС-архитектуры в учебной виртуальной машине.
    
18. Чем отличается абсолютный переход по адресу от относительного?
    
19. Объясните, почему промышленные абстрактные машины имеют ROSC-архитектуру.
    
20. Почему наличие регистров сокращает общий размер программы?
    
21. Каким образом можно фактически бесконечно расширять набор команд виртуальной машины?
    
22. Какие группы команд определены в составе системы команд машин AMF и AMS?
    
23. Найдите и исправьте ошибку в программе для виртуальной машины VM.
    
24. Определите набор безадресных стековых операций для VM.
    
25. Объясните принцип little-endian.