lekcii2 (Лекции), страница 6

Действия машины фон Неймана при выполнении этой инструкш1и присваивания могут быть описаны так: Х: = АДР(РИМ(В) "РИМ(С)- РИМ(В)) т. е. псрсмножаются нс имена, а значения В и С. Подчсркнсм императивный смысл инструкции присваивания., понуждгиощий к вычислению выра, жение в правой части.

124 1 рафически веянолнение этОЙ инс1рукции присваиезания мОжнО НРОиллюс'1рирОВ11ть следующим образохл. 1 этап: копирование значений объектов В и С на свободные регистры. РЕГИСТРЫ 2 этап: в резульгате нормированного выполиепия операции умножения на одном из регистров остается полученное произведение, значение которого на схеме обозначим через <ВС>; другой регистр становится опять свободным.

После этого осуществляется копирование значения объекта на свободный регистр. Таким образом вычисление сложных выражений 11рограммеЕой машины фон Неймана производится по частям, аналогичным простейшим командам аппаратуры, а само выражение должно быть предварительно декомпозировано на такие элементарные ко>пнЕненты. ПАМЯТЬ РКГИСТРЫ 3 этап: в результате нормированного выполнения операции сложения на одном из регистров остается сумма, значение которой обозначим через <А>. Полученное значение <А> с регистра копируется в ячейку памяти, сопоставлснную с именем Х. Если выражение содержит скобки, то оно помимо декомпозиции на элементарные операции должно быть переведено в линейную бесскобочную форму, обеспечивающее ее последовательное выполнение.

Скобочная запись выражения нелинейна и не может быть выполнена однократным линейным просмотром. Для перевода в бесскобочную запись потребуется еще одна рабочая лента (ЛХ-лента, стек) для хранения промежуточных неименованных результатов вычисления вьЕражения. Альтернативой этому способу является рекурсивная интерпретация выражения, которая, как правило, не имеет прямой аЕшаратной поддержки и, в конечном счете, все равно сводится к использованию дополнительной рабочей ленты для стека. Перевод выражения в бесскобочную запись обычно выполняется языковым процессором (компилятором или интерпретатором).

125 ПАМЯТЬ РКГИСТРЫ Паши приемы, раскрывающие суть инструкции присваивания, могут оказаться полезными для понимания индуктивного присваивания 1 г- 1 †, 1, бессмысленного как статическое соотношение г = 1 + 1. Действительно, разыменование операндов правой части приведет к загрузке на, регистры значения 1 и константы 1. Далее будет выполнено сложение, результат которого заместит на рсгистроьой ленте операнды. После чего, согласно семантике оператора присваивания, этот результат будет поименован указанным в левой части именем г. Прежнее значение г, будет замещено вноьь пришедшим (разрушакццая запись).

Все операнды выражения и результат должны изображаться допустимыми словами одного процессора. Если же в одном выражении присутствуют разнотипные операнды, обрабатываемью разными процессорами., то их типы должны быть согласованными, и во внутреннее представление выражения вставлян~тся необходимые согласующие действия, вклк> Тая возможные согласования левой и правой части инструкции п1эисваиввния. Выполнение инструкции присваивания в этом случае производится таким образом: вычисляется значение выражения в правой части инструкции; к полученному значению выражения (оно находится на регистре) применяется указанная функция согласования; производится копирование преооразованного значения (оно " на соответствующем регистре!) с регистра в память машины.

Обобщением инструкции присваивания является инструкция, задающая одновременную замену значений нескольких объектов. Левая часть такой инструкции представляет собой список именованных обьектов. Правая часть инструкции должна содержать столько же выражений, сколько имен обьектов в списке левой части инструкции, или одно выражение. В первом случае инструкция одновременного присваивания имеет вид Х1, Х2, ..., Х1х: — А1, А2, ..., .АХ; При выполнении этой инструкции 1-я переменная (~, = 1, 2,..., Я) ее левой части гюлучает значение 1-го выражения ее правой части. В случае, когда в правой части инструкции только одно выражение, все объекты в левой части получают одно и то же значение значение этого выражения.

Например, ин< трукция Х1,Х2,ХЗ,Х4:- О; обеспечивает получение каждой из четырех переменных списка левой части значения О. Выполняется инструкция одновременного присваивания аналогично обычной инструкции присваивания. Первоначально на свободные регистры копируются (если выражения справа -- простые переменные или константы) или (в общем случае) с использованием регистров вычисляются все выражения правой части инструкции присваивания, а затем результаты с регистров копируются в соответствующие ячейки памяти. Случай, когда в обе- их частях инструкции приведен список простых переменных или именованных констант, можно проилл~острировать следующим образом.

Для иллюстрации возьмем инструкцию Х1, Х2, ХЗ:-- А1, А2., АЗ; ПАМИ ГЬ РЕГИСТРЫ Следуег обратить внимание на то, что все инструкции, обеспечивающие выполнение инструкции одновременного присваивания, а именно Х:= АДР(РИМ(АЯ, исполняются одновременно (практическая реализация должна обеспечить эффект их одновременного независимого выпозшеиия). ЭТО гюзвОляет лаконично записать Обьсен значениями двух обьектов; кстати, такой обмен значениями реализован в небезызвестном языке РууИ~оп'. Более того, вьпиепривсденная инструкция присваивания сшлска значений сшлску переменных тоже реализована: Х1, Х2 — Х2, Х1 Х1, Х2, ХЗ -= А1, А2, АЗ НАМЯТЬ РЕГИСТРЫ И в дейкстровской нотации, и в Ру11топ допустима циклическая перестановка значений обьектов: Х1, Х2, ХЗ, Х1 — Х2, ХЗ, Х4, Х1 ПАМЯТЬ РГГИСТРЫ Обычными операторами свопинг реализуется гораздо длиннее и требует вспомогательной переменной: Х1; Х1: -Х2; Х2:-$; Это чисто последовательное «однорукое» решение 1для обмена значениями достаточно одной руки!) В С р ': имеется шаолон встраиваемой (1П11пе) библиотечной (ОТЦ функции для свопинга: Фетпр1аСе<ьурепапте Т> 127 1п11пе тгоЫ эГг! завар<'!.'>(Тъг, 11нц Тъг гЬв) Тг - 1Ьв; 1Ьа гЬа; гЬа Инструкция присваивания применима и в том случае, когда в левой части стоит имя массива.

Тогда в правой части инструкции присваивания должно находиться имя массива, той же структуры или скалярная константа. В последнем случае вес элементы массива. получат значение этой константы. На, современных скалярных ЭВМ присваивание массивов, конечно же, реализуется программным путем, поэлементной пересылкой компонент. Отсутствие аппаратной поддержки присваивания массивов является одной из причин отсутствия этой операции в языке Си. С другой стороны, операция присваивания и отношения равенства должны быть определены над любыми данными, кроме бессмысленных вещей вроде гпргг$:= опгрпг. Это наполовину реализовано в Паскале: присваивание и сравнение для массивов допустимы, а для файлов -- нет.

Символы присваивания в Паскале и Си различаются: в Паскале он составной (:=), а в Фортране, Си, Бейсике, Яве и РугЬогт -- атомарный (=). Во всем остальном больше сходств, чем различий. х:- Ь~с+с1; х — Ь*с+ с1; Нельзя не упомянуть условного ггрисваивания, имеющего место в Алголе и Си (но не в Паскале!): х — Ь>суЬ: с; х; — Ы Ь>сСЬепЬе1вес; Условное присваивание также реализовано в РуГЬоп'е, оно более читабельно, чем в Си: х аЫа>Ье1ве1ь Лекция 17 3.1.3 Обобщенная инструкция композиции Общепринятый и широко используемый способ организации вычислений громоздких выражений --- фцнкциопалъная композиция, состоящая в том, что значения одной или нескольких функций используготся в качестве аргументов для других функций.

Поясним это на примере. Пусть требуется вычислить корни квадратного уравнения ахэ + бх + с = О. Формулы -ь+,ь для вычисления корней квадратного уравнения х, 2 = удооно для вычис2а — 6~4 й р~:ю ° д .,д=, дЙ= Л'-4: .=2.(Гу~ е что проблемы с вычислением квадратного корня из дискриминанта не существует,) Таким образом, вместо исходного соотношения для вычисления корней квадратного уравнения используется другое соотнопгение, аргументами которого являются значения двух выделенных выражений. 128 — 6~0 Заметим также, что запись хл з — — представляет в действительности два со- е отношения. По этой причине и для рациональной организации вычислений (например, для минимизации числа операций~ целесообразно иметь возможность разбивать процесс вычисления выражения на ряд последовательных процессов вычисления подвыражений, полученные значения которых можно было бы использовать в качестве аргументов при последующих вычислениях.

Составную инструкцию, состоящую из последовательности инструкций Я,разделенных знаком «точка с запятой», будем называть композицией инструкций или коротко .. кол«- позицией: Я;-~л,'Еа, '., '5'ь В композиции каждая инструкция Яь ~ выполняется после нормального завершения выполнения инструкции Я,.1к = 1, 2, ..., Х вЂ” 1) и может через соответствующие имена использовать для вычислений значения, полученные в результате выполнения предшествующих инструкций.

Таким образом, композиция носит сугубо последовательный характер. Использование композиции позволяет написать следующую программу вычисления корней квадратного уравнения: ВЕс»1Ж Инструкпии описания объектов программы; коэффициентов уравнения а,. Ь,и с,корней уравнения х1 и х2, дискриминанта,а и переменной е для хранения значения удвоенного первого коэффициента ЕЖВ В языке Паскаль последовательная композиция инструкций скрепляется т. и. операторными скобками Ьеп1п и епс1 в Паскале и символами 1 и 1 в Си.