МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА»

Факультет вычислительной математики и кибернетики

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета ВМК

__________________Е.И. Моисеев

«______»__________________2013

Учебно-методический комплекс

«Конструирование компиляторов»

Направление подготовки

010400_Прикладная математика и информатика

Профили бакалавриата:

3 поток "Системное программирование и компьютерные науки"

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

Очная

Москва

2013

Содержание

1. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы 3

2. Цели освоения дисциплины 3

3. Компетенции обучаемого, формируемые в результате освоения дисциплины 3

4. Рабочая программа учебной дисциплины 4

4.1 Тематический план 4

4.2 Структура дисциплины по видам работ 7

4.3. Комплексное индивидуальное практическое задание 9

4.4 Содержание лекций 10

5. Образовательные технологии 10

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 11

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины 11

8. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 11

8.1 Пример учебно-методического обеспечения для практического задания 11

9. Контрольно-оценочные материалы 15

9.1 Программа экзамена по курсу 15

10. Рейтинг-план дисциплины 16

1. 1. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы

Дисциплина «Конструирование компиляторов» входит в профессиональный блок вариативной части ОС МГУ по направлению подготовки 010400.62 «Прикладная математика и информатика». Логически и содержательно-методически данная дисциплина связана с общефакультетскими курсами: «Алгоритмы и алгоритмические языки», «Общая алгебра».

Освоение дисциплины «Конструирование компиляторов» обеспечивает студентов необходимыми знаниями и навыками в области оптимизирующей компиляции, а также в таких смежных областях, как статический анализ для выявления дефектов, обратная инженерия, генерация тестовых покрытий и др. В рамках курса студенты обучаются применять изученный ранее математический аппарат для решения прикладных задач.

1. 2. Цели освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины является получение базовых знаний в области разработки и применения современных компиляторов и компиляторных сред для разработки программ и для решения некоторых задач по обеспечению безопасного функционирования программ, для решения которых применяются компиляторные технологии.

1. 3. Компетенции обучаемого, формируемые в результате освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать: структуру современного оптимизирующего компилятора; структуру и состав современных компиляторных сред: GCC, LLVM и др.; промежуточные представления программы, удобные для статической оптимизации; методы машинно-независимой оптимизации; методы статической машинно-ориентированной оптимизации; методы динамического анализа и динамической оптимизации; методы динамического анализа программ и принципы построения динамических (JIT) компиляторов.

Уметь: применять компиляторные методы и технологии для решения задач обратной инженерии, защиты программного кода, обнаружения дефектов в программах и др.; строить квази-оптимальную SSA-форму процедуры; «укрупнять» узлы графа потока управления, выделяя в нем суперблоки и другие области и пересчитывая передаточные функции; осознанно выбирать режим работы компилятора, оптимальный для его программы.

Владеть: методами статического анализа и оптимизации программ на основе исследования потока данных; методами и средствами статической машинно-ориентированной оптимизации (распределение регистров, планирование кода, использование параллелизма уровня машинных инструкций).

Универсальные, профессиональные и специализированные компетенции, которыми должен обладать студент в результате освоения дисциплины

Универсальные компетенции:

а) общенаучные: способность анализировать научные проблемы и физические процессы, использовать на практике фундаментальные знания, полученные в области естественных и гуманитарных наук (НК-1); способность осваивать новую проблематику, терминологию, методологию, овладевать научными знаниями, владеть навыками самостоятельного обучения (НК-2); способность логически точно, аргументировано и ясно формулировать свою точку зрения, владеть навыками научной и общекультурной дискуссий (НК-3); готовность к творческому взаимодействию с коллегами по работе и научным коллективом, способность и умение выстраивать межличностное взаимодействие, соблюдая уважение к товарищам и проявляя терпимость к иным точкам зрения (НК-4).

в) системные: способность к творчеству, порождению инновационных идей, выдвижению самостоятельных гипотез (СК-1);

способность к поиску, критическому анализу, обобщению и систематизации научной информации, к постановке целей исследования и выбору оптимальных путей и методов их достижения (СК-2);

Профессиональные компетенции:

в области научно-исследовательской деятельности:

способность понимать и применять в исследовательской и прикладной деятельности современный математический аппарат (ПК-2);

в проектной и производственно-технологической деятельности: способность применять в профессиональной деятельности современные языки программирования и методы параллельной обработки данных, операционные системы, электронные библиотеки и пакеты программ, сетевые технологии (ПК-3);

способность приобретать новые научные и профессиональные знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ПК-9);

способность осуществлять целенаправленный поиск информации о технологических достижениях в сети Интернет и из других источников (ПК-10).

Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3,0 зачётных единиц (108 часов). Лекции – 32 часа, семинары – 32 часа, самостоятельная работа – 44 часа,

Экзамен в 7-м семестре.

За курс отвечает кафедра системного программирования.

1. 4. Рабочая программа учебной дисциплины

   1. 4.1 Тематический план

2. 4.2 Структура дисциплины по видам работ

1. 4.3. Комплексное индивидуальное практическое задание

В качестве практического задания студентам предлагается попробовать самостоятельно реализовать одно из оптимизирующих преобразований, используя инфраструктуру компилятора LLVM и его промежуточное представление – биткод.