47621 (Мова програмування Assembler), страница 2

Компілятор – програма, яка аналізує програмний код, проводить аналіз помилок, якщо їх не знайдено, оптимізує його, себто вирізає зайві шматки коду, або неефективні фрагменти замінює їх більш ефективними аналогами, і покращенний таким чином код передає транслятору. У сучасних системах розробки ПО компілятор та транслятор часто об’єднані в один модуль.

Інтерпретатор – програма, яка виконує програмний код, рядок за рядком перетворюючи його на льоту в машинний код за певною таблицею відповідності.

Компоновщик – програма, яка виконує зборку виконуваного модуля з одного чи кількох так званих двійкових модулів, які містять чистий машинний код, трансльований з певної мови програмування.

3. Загальний алгоритм створення програми

Загальний алгоритм можна звести до простої діаграми:

При цьому слід зазначити, що всі ці етапи розробки полегшуються за допомогою так званого "середовища інтегрованої розробки", який постачається з майже будь-якою мовою програмування. Єдиним винятком з цього правила є асемблери, які мають інтерфейс тільки командної стрічки.

Для запуску макроасемблера з використанням підказок необхідно ввести командний рядок, що містить тільки ім'я макроасемблера MASM зі специфікацією підзаголовку, якщо вона потрібна. MASM перейде в діалоговий режим і серією підказок запросить у користувача інформацію про наступні файли (відповідь полягає в наборі необхідних символів і натисканні клавіші ENTER):

1. Ім'я вихідного файлу. Якщо при відповіді не зазначене розширення, передбачається ASM.

2. Ім'я об'єктного файлу. Якщо при відповіді не зазначене розширення, передбачається OBJ. Базове ім'я об'єктного файлу за замовчуванням збігається з базовим ім'ям вихідного файлу.

3. Ім'я файлу лістинга. Якщо при відповіді не зазначене розширення, передбачається LST. Базове ім'я файлу лістинга за замовчуванням NUL.

4. Ім'я файлу перехресних посилань. Якщо при відповіді не зазначене розширення, передбачається CRF. Базове ім'я файлу лістинга за замовчуванням NUL.

Наприкінці будь-якої відповіді після символів "/" або - "," можуть бути задані опції макроасемблера.

Якщо в якій-небудь відповіді специфіковано символ ";", MASM вийде з діалогового режиму й встановить імена, що залишилися, за замовчуванням з наступного списку:

.OBJ

NUL.LST

NUL.CRF

У будь-якій відповіді також можуть бути задані відповіді на кілька наступних підказок. У цьому випадку одна відповідь від іншого відокремлюється комами.

Для запуску MASM за допомогою командного рядка необхідно ввести командний рядок наступного виду:

MASM [,[]

[,[][,[]]]]

[][;]

Символ ";" може бути специфікований у будь-якому місці командного рядка до того, як були визначені усі файли. У цьому випадку імена невизначених файлів, що залишилися, приймаються за замовчуванням із приведеного вище списку. З цього ж списку приймаються за замовчуванням імена файлів, специфікація яких у командному рядку опущена (за допомогою зайвої коми).

Якщо в командному рядку виявлена помилка, про це повідомляється через консоль, і MASM переходить у діалоговий режим.

Опції MASM можуть розташовуватися в будь-якому місці командного рядка.

Лекція 3 Порівняльна характеристика С та асемблера

1. Визначення низькорівневої мови

2. Порівняльна характеристика мов Assembler та C

3. Види асемблерів

4. Види компіляторів C

1. Визначення низькорівневої мови

Низькорівневою називається така мова, яка містить методи для звертання безпосередньо до функцій операційної системи, зокрема, збудження переривань та виклик їх функцій, периферійних пристроїв через порти введення-виведення, а також звертання безпосередньо до конкретних комірок системної пам’яті та регістрів мікропроцесора.

2. Порівняльна характеристика мов Assembler та C

Сі є мовою функцій, типів даних, операторів присвоювання і керування послідовністю обчислень. Програмуючи на Сі, ви здійснюєте звертання до функцій, і більшість функцій повертають деякі значення. Значення, що повертається функцією, будь то значення змінної чи константа, може використовуватися в операторі присвоювання, що змінює значення іншої змінної. Доповнений операторами керування послідовністю обчислень (while, for, do, switch), Сі перетворюється в мову високого рівня, що сприяє гарному стилю програмування.

Сі має невеликий набір типів даних: цілі числа, числа з комою, що плаває, бітові поля і перерахований тип. У мові Сі ви можете описати змінну типу покажчик, що зв'язується з об'єктом, який належить до будь-якого типу даних. Адресна арифметика мови Сі є чутливою до типу даних того об'єкта, з яким зв'язаний використовуваний покажчик. Дозволені також покажчики до функцій. Ви можете розширити список типів даних шляхом створення структур з ієрархічною залежністю типів даних, що входять у нього. Кожен тип даних може належати або до основного типу, або до раніше описаного структурного типу. Об'єднання нагадують структури, але визначають різні види ієрархічних залежностей, у яких дані різних типів розташовуються в пам'яті.

Допустимим є опис масивів даних різних типів, включаючи структури й об'єднання. Масиви можуть бути багатомірними.

Функції Сі є рекурсивними за замовчуванням. Ви можете, щоправда, створити функцію, що не буде рекурсивною, але сама мова по своїй природі прагне підтримувати рекурсивність і вимагає мінімальних зусиль при програмуванні рекурсій.

Програма функції мовою Сі розбивається на блоки, у кожному з яких можуть бути визначені свої власні локальні змінні. Блоки можуть вибиратися для виконання в результаті виконання оператора керування послідовністю обчислень. Блоки можуть бути вкладеними один у інший.

Змінні і функції можуть бути глобальними для програми, глобальними для вихідного модуля чи локальними для блоку, у якому вони описані. Локальні змінні можуть бути описані таким чином, що вони будуть зберігати свої значення при всіх звертаннях усередині даного блоку (статичні змінні) або ж будуть сприйматися як нові об'єкти при кожному звертанні (автоматичні змінні).

Сі дозволяє створювати програму у виді декількох вихідних модулів, що будуть транслюватися окремо. Переміщувані об'єктні модулі, що відповідають вихідним модулям, компонуються в єдиний завантажувальний модуль. Ця особливість дозволяє компілятору підтримувати об'єктні бібліотеки функцій, що багаторазово використовуються і створювати великі програми з безлічі невеликих вихідних модулів.

У мові Сі немає операторів введення/виведення, усе введення/виведення виконується за допомогою функцій. Унаслідок цієї особливості мови Сі розроблена стандартна бібліотека функцій. Існування цього стандарту і складає головну привабливість мови Сі, тому що робить програми на Сі мобільними для переносу з однієї системи на іншу.

3. Види асемблерів

Макроасемблер MASM фірми MICROSOFT асемблює програми мовою асемблера для мікропроцесорів 8086, 8088, 80186 і 80286 і створює об'єктні файли, що можуть редагуватися і виконуватися в операційній системі MS-DOS. Макроасемблер забезпечує виконання наступних функцій:

1. Аналіз вихідного тексту мовою асемблера на предмет наявності у ньому макрокоманд та макровизначень, і обробка цих конструкцій з відповідною корекцією вихідного тексту.

2. Синтаксичний аналіз отриманого тексту і виведення необхідної діагностичної інформації.

3. Формування об'єктного модуля. Сприймаючи як вхід один файл із вихідним текстом, макроасемблер може формувати до трьох вихідних файлів, як показано на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Робота макроасемблера

Розширення імен файлів, показані на малюнку, приймаються за замовчуванням. Файл лістинга містить роздруківку вихідного тексту у відповідності зі специфікованими директивами асемблера режимами і діагностичними повідомленнями про результати синтаксичного аналізу. Ці ж повідомлення дублюються на консолі.

Файл перехресних посилань містить усі використовувані у вхідному тексті ідентифікатори. Надалі він може бути використаний утилітою CREF.

У файлі об'єктного коду формується об'єктний модуль. Цей файл не формується, якщо в тексті виявлені помилки.

4. Види компіляторів C

Borland International

Вихід компілятора Turbo C являє собою розумний, але не дуже оптимізований код. Крім згортки констант, видалення зайвих завантажень регістрів і алгебраїчних спрощень, компілятор виконує тільки зниження потужності, видалення недосяжного коду і розміщення змінних у регістрах. Він не підтримує інші загальні методи оптимізації, такі як видалення зайвих збережень, загальних підвиразів і змінні індукції циклу, а також винесення інваріантного коду. Turbo C розумно керує прологом і епілогом функцій і використанням регістрів, засилаючи в стек і витягаючи тільки ті регістри, що явно використовуються усередині тіла функції.

Computer Innovation Inc

Компілятор C86Plus виробляє чудовий код із середнім рівнем оптимізації. Він виконує базові прийоми оптимізації, такі як згортка констант і розмноження копій. Однак він не виконує розмноження констант для видалення зайвих збережень. Хоча компілятор успішно виконує алгебраїчні спрощення, він породжує зайві інструкції через те, що розміщає результати в регістрах, замість того, щоб поміщати їх у змінні. Цей ефект виявляється в том, що при розміщенні змінних у регістрах починаються спроби перерозміщення, тому що при виконанні декількох операторів результати в дійсності повинні бути привласнені відповідним змінним. Хоча C86Plus успішно справляється зі згорткою явних присвоювань, що дублюються, в одне присвоювання, видалення зайвих збережень він виконує хитливо. Він не виконує істотну оптимізацію циклів.

Datalight Inc

З появою Optimum-C Datalight стала одним з перших постачальників, що запропонували оптимізований компілятор. Хоча набір тестів не підтвердив наочно претензії Datalight на глобальну оптимізацію, Optimum-C спрацював так добре в деяких фрагментах тесту, що продемонстрував слабкі фрагменти набору, які вимагають змін для удосконалення бажаної перевірки. Наприклад, у першій версії функції jump-compression не поверталося значення, що робило всі обчислення і присвоювання у функції зайвими. Optimum-C виявив це і видалив велику частину коду функції, включаючи ланцюжок переходів. У тесті розмноження констант і копій Optimum-C визначив, що присвоювання i5 в обох умовних операторах є зайвим стосовно наступних присвоювань. Компілятор видалив не тільки ці присвоювання, але й умовні оператори. Незадовільним виявилося видалення зайвих збережень значень регістрів. Optimum-C - єдиний компілятор, що намагався виконати глибоке видалення загальних виражень. Перевірка згенерованого коду показала, що загальне вираження i5+i2 було переміщено вище першого базового блоку умовного оператора, але не було вилучено з другого. Поза обмеженнями на стандартне використання регістрів, що накладаються сімейством мікропроцесорів 80x86, Optimum-C розумно використовує регістри. У функції jump-compression кожен переданий параметр був поміщений у регістр. Усередині тіла функції не було посилань у пам'ять, крім початкового засилання в регістри. Однією важливою областю, у якій компілятор Optimum-C вимагає поліпшень, є оптимізація циклів. Компілятор не намагається виконувати винесення інваріантного коду і видалення змінних індукції циклу. Тест виконання показав, що компілятор Datalight дуже ефективно керує введенням/висновком getc/putc, а інші тести виконуються в прийнятний час.

Lattice Inc

Компілятор, що має велику історію, Lattice MS-DOS C послідовно удосконалювався з кожною новою версією. Він відомий як генератор стабільного, передбачуваного коду і виконує помірну оптимізацію. Lattice С виконує зниження потужності, стиск ланцюжка переходів і видалення загальних підвиразів. Він не видаляє присвоювання, що дублюються після тесту вбудованих функцій і зайві присвоювання у функції dead-code. Lattice C не виконує оптимізацію циклів.

Manx Software Systems Inc

Компілятор Aztec C86 згенерував чудовий код з досить гарним рівнем оптимізації. Крім згортки констант і алгебраїчних спрощень, Aztec C86 виконав зниження потужності і видалення загальних підвиразів. Однак, він не виконав видалення зайвих присвоювань і не видаляв недосяжний код. Aztec C86 згенерував код для недосяжного оператора printf разом з безумовним переходом через нього. Оскільки будь-яка програма на Сі має значну кількість викликів функцій, заголовок кожного виклику необхідно мінімізувати. Aztec C86 використовує незвичайний, але ефективний підхід до рішення цієї проблеми. На виході компілятора виходить текст у мові асемблера, що обробляється окремим асемблером. Компілятор вставляє в текст директиви умовного асемблювання навколо коду, що встановлює стековий фрейм і зберігає регістри. Після генерації коду функції, компілятор визначає символи для керування установкою стекового фрейму і збереження тільки тих регістрів, що використовуються у функції. Aztec C86 не зміг вирішити задачу перетворення ланцюжка переходів в один перехід до кінцевої мети. Він також не виконував оптимізацію циклів.

Metaware Inc

High C виробляє чудовий код із середнім рівнем оптимізації. Компілятор виконує всі базові види оптимізації, включаючи згортку констант і алгебраїчні спрощення, видалення зайвих операцій завантаження регістрів, зниження потужності і видалення загальних підвиразів. Компілятор Metaware видаляє недосяжний код, але не видаляє зайві присвоювання. High C розумно використовує машинно-залежні інструкції. Компілятор удосконалить завантаження констант із крапкою, що плаває, використовуючи команду копіювання рядків MOVS процесорів 80x86 для запису значень із крапкою, що плаває, обчислених під час компіляції. Він також генерує інструкцію LEAVE процесорів 80x86 для епілогу функцій, але встановлює адресацію стекового фрейму в пролозі функції за допомогою окремих інструкцій, а не використовуючи більш тривалу інструкцію ENTER. Компілятор High C не виконує винесення інваріантного коду, важливий метод оптимізації циклів. Він також не зміг застосувати успішне видалення змінних індукції циклів. Вбудовані функції підтримуються для декількох цілочисленних і строкових операцій, таких як strlen.

Microsoft C

У версії 5.0 свого компілятора Сі корпорація Microsoft вивела на ринок PC високий рівень оптимізації коду. Microsoft приділяє багато уваги аналізу циклів. C 5.0 - єдиний з розглянутих компіляторів, що виконує винесення інваріантного коду і сьогоденне видалення змінних індукції циклів. Компілятор Microsoft C 5.0 чудово використовує регістри, намагаючись мінімізувати звертання до пам'яті в тілі циклу . Простий приклад циклу в коді тесту демонструє ступінь оптимізації циклів, який виконує Microsoft C 5.0. Компілятор застосовує зниження потужності і цілком видаляє константне множення, виявляє кінцевий стан змінних, і поміщає в регістри всі змінні всередині циклу. C 5.0 видаляє цикл for і генерує код тільки з метою установки кінцевого стану змінної - індексу циклу й оператора, включеного в цикл. Компілятор також добре використовує регістри. Увага фірми Microsoft до оптимізації винагороджується при роботі тесту виконання. Він виконується за час, що є кращим чи близько до кращого по кожній категорії.

WATCOM

Новітній суперник, що завойовує позиції на ринку компіляторів C - WATCOM C 6.0 (див. Product Watch, Philip N. Hisley, за цей місяць). C 6.0 виробляє компактний код, що чудово використовує трохи обмежений комплект регістрів сімейства 80x86. Крім виконання базових прийомів оптимізації, він підтримує зниження потужності і видалення недосяжного коду і загальних підвиразів. У той час, як Microsoft досягає поліпшення коду завдяки оптимізації циклів, WATCOM збільшує швидкість шляхом зменшення керуючих заголовків викликів функцій до їхнього абсолютно мінімального розміру. Він досягає цього, шляхом переважної передачі параметрів через регістри, а не через стек. WATCOM дуже добре видаляє недосяжний код. C 6.0 не тільки видалив непотрібні присвоювання і недосяжний код усередині функції, але він також видалив пролог і епілог функції і згорнув усю функцію до простого повернення, приписавши ім'я функції до інструкції повернення основної функції. На завершення всього, компілятор видалив локальний виклик функції. Наскільки C 6.0 витончений у знищенні марної функції, настільки ж він безпомічний при видаленні марного присвоювання, що дублюється. Найбільш важлива область, за яку WATCOM C 6.0, як і Optimum-C, не зміг узятися, була оптимізація циклів. Він не підтримує винесення інваріантного коду і видалення змінної індукції циклів. Хоча C 6.0 не виконує розгортання циклів в окремі команди, він (також як Datalight Optimum-C і Computer Innovations C86Plus) використовує команду REP/STOSW процесорів 80x86 для ініціалізації тестового масиву, завдяки чому видаляє цикл. Прекрасна генерація коду в WATCOM, зокрема, розумне використання регістрів, дає йому дуже важлива перевага. Він переміг у більшості тестів, що інтенсивно використовують процесор, і при цьому виконувався для великої моделі в кращий час, ніж більшість інших компіляторів для малої моделі. До слабких сторін WATCOM можна віднести введення/виведення файлів, використання getc і putc. Тут він близький до найгірших компіляторів.