В.А. Серебряков - Теория и реализация языков программирования (1134641), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Серебряков162Глава 9. Генерация кодаD — прямая адресация через регистр данных, записывается как Хn, операнд находится в регистре Хn.А — прямая адресация через адресный регистр, записывается как An,операнд находится в регистре An.INDIRECT — записывается как (An), адрес операнда находится в адресномрегистре An.POST — пост-инкрементная адресация, записывается как (Аn)+, исполнительный адрес есть значение адресного регистра An, и после исполнениякоманды значение этого регистра увеличивается на длину операнда.PRE — пре-инкрементная адресация, записывается как -(Аn): перед исполнением операции содержимое адресного регистра An уменьшается на длину операнда, исполнительный адрес равен новому содержимому адресногорегистра.INDISP — косвенная адресация со смещением, записывается как (bd,An),исполнительный адрес вычисляется как (An)+d — содержимое An плюс d.INDEX — косвенная адресация с индексом, записывается как (bd,An, Xn*sc),исполнительный адрес вычисляется как (An)+bd+(Xn)*sc — содержимоеадресного регистра + адресное смещение + содержимое индексного регистра,умноженное на sc.INDIRPC — косвенная через PC (счетчик команд), записывается как (bd,PC), исполнительный адрес определяется выражением (PC)+bd.INDEXPC — косвенная через PC со смещением, записывается как (bd,PC,Xn*sc), исполнительный адрес определяется выражением (PC)+bd+(Xn)*sc.INDPRE — пре-косвенная через память, записывается как ([bd,An,sc*Xn],od) (схема вычисления адресов для этого и трех последующих способов адресацииприведена ниже).INDPOST — пост-косвенная через память: ([bd,An],sc*Xn,od).INDPREPC — пре-косвенная через PC: ([bd,PC,sc*Xn],od).INDPOSTPC — пост-косвенная через PC: ([bd,PC],Xn,od).Здесь bd — это 16- или 32-битная константа, называемая смещением, od— 16- или 32-битная литеральная константа, называемая внешним смещением.
Эти способы адресации могут использоваться в упрощенных формахбез смещений bd и/или od и без регистров An или Xn. Следующие примерыиллюстрируют косвенную постиндексную адресацию:MOVEMOVEMOVEMOVEMOVEMOVED0,D0,D0,D0,D0,D0,([A0])([4,A0])([A0],6)([A0],D3)([A0],D4,12)([$12345678,A0],D4,$FF000000)Индексный регистр Xn может масштабироваться (умножаться) на 2,4, 8, что записывается как sc*Xn. Например, в исполнительном адресе1639.1.
Модель машины([24,A0, 4*D0]) содержимое[A0] + 4 * [D0] + 24.квадратныхскобоквычисляетсякакЭти способы адресации работают следующим образом. Каждый исполнительный адрес содержит пару квадратных скобок [...] внутри пары круглыхскобок, т. е. ([...], ...
). Сначала вычисляется содержимое квадратныхскобок, в результате чего получается 32-битный указатель. Например, еслииспользуется пост-индексная форма [20,A2], то исполнительный адрес —это 20 + [A2]. Аналогично, для преиндексной формы [12,A4,D5] исполнительный адрес — это 12 + [A4] + [D5].Указатель, сформированный содержимым квадратных скобок, используется для доступа в память, чтобы получить новый указатель (отсюда термин«косвенная адресация через память»).
К этому новому указателю добавляетсясодержимое внешних круглых скобок, и таким образом формируется исполнительный адрес операнда.В дальнейшем изложении будут использованы следующие команды(в частности, рассматриваются только арифметические команды с целымиоперандами, но не с плавающими):MOVEA ИА, А — загрузить содержимое по исполнительному адресу ИАна адресный регистр А.MOVE ИА1, ИА2 — содержимое по исполнительному адресу ИА1 переписать по исполнительному адресу ИА2.MOVEM список_регистров, ИА — сохранить указанные регистры в памяти, начиная с адреса ИА (регистры указываются маской в самой команде).MOVEM ИА, список_регистров — восстановить указанные регистрыиз памяти, начиная с адреса ИА (регистры указываются маской в самойкоманде).LEA ИА, А — загрузить исполнительный адрес ИА на адресный регистр А.MUL ИА, D — умножить содержимое по исполнительному адресу ИА на содержимое регистра данных D и результат разместить в D (на самом делев системе команд имеются две различные команды MULS и MULU для чиселсо знаком и чисел без знака соответственно; для упрощения мы не будемпринимать во внимание это различие).DIV ИА, D — разделить содержимое регистра данных D на содержимоепо исполнительному адресу ИА и результат разместить в D.ADD ИА, D — сложить содержимое по исполнительному адресу ИА с содержимым регистра данных D и результат разместить в D.SUB ИА, D — вычесть содержимое по исполнительному адресу ИА из содержимого регистра данных D и результат разместить в D.Команды CMP и TST формируют разряды регистра состояний.
Всего имеется 4 разряда: Z — признак нулевого результата, N — признак отрицательногорезультата, V — признак переполнения, C — признак переноса.6*164Глава 9. Генерация кодаCMP ИА, D — из содержимого регистра данных D вычитается содержимоепо исполнительному адресу ИА, при этом формируются все разряды регистрасостояний, но содержимое регистра D не меняется.TST ИА — выработать разряд Z регистра состояний по значению, находящемуся по исполнительному адресу ИА.BNE ИА — условный переход по признаку Z = 1 (не равно) на исполнительный адрес ИА.BEQ ИА — условный переход по признаку Z = 0 (равно) на исполнительный адрес ИА.BLE ИА — условный переход по признаку N or Z (меньше или равно)на исполнительный адрес ИА.BGT ИА — условный переход по признаку not N (больше) на исполнительный адрес ИА.BLT ИА — условный переход по признаку N (меньше) на исполнительныйадрес ИА.BRA ИА — безусловный переход по адресу ИА.JMP ИА — безусловный переход по исполнительному адресу.RTD размер_локальных — возврат из подпрограммы с указанием размералокальных.LINK A, размер_локальных — в магазине сохраняется значение регистраА, в регистр А заносится указатель на это место в магазине, и указательстека продвигается на размер локальных.UNLK A — стек сокращается на размер локальных, и регистр А восстанавливается из магазина.9.2.
Динамическая организация памятиДинамическая организация памяти — это организация памяти периода исполнения программы. Оперативная память программы обычно состоитиз нескольких основных разделов: магазин, куча, область статических данных(инициализированных и неинициализированных). Наиболее сложной является работа с магазином. Вообще говоря, магазин периода исполнения необходим для программ не на всех языках программирования. Например, в раннихверсиях Фортрана нет рекурсии, так что программа может исполняться безмагазина. С другой стороны, исполнение программы с рекурсией может бытьреализовано и без магазина (того же эффекта можно достичь, например,и с помощью списковых структур). Однако, для эффективной реализациипользуются магазином, который, как правило, поддерживается на уровнемашинных команд.Рассмотрим схему организации магазина периода выполнения для простейшего случая (как, например, в языке Паскаль), когда все переменные9.2.
Динамическая организация памяти165в магазине (фактические параметры и локальные переменные) имеют смещения, известные при трансляции. Магазин служит для хранения локальныхпеременных (и параметров) и обращения к ним в языках, допускающихрекурсивные вызовы процедур. Еще одной задачей, которую необходимо решать при трансляции языков с блочной структурой, является обеспечениереализации механизмов статической вложенности. Пусть имеется следующийфрагмент программы на Паскале:procedure P1;var V1;procedure P2;var V2;begin...P2;V1:=...V2:=......end;begin...P2;...end;В процессе выполнения этой программы, находясь в процедуре P2,мы должны иметь доступ к последнему набору значений переменных процедуры P2 и к набору значений переменных процедуры P1, из которой былавызвана P2.
Кроме того, необходимо обеспечить восстановление состоянияпрограммы при завершении выполнения процедуры.Мы рассмотрим две возможные схемы динамической организации памяти:схему со статической цепочкой и с дисплеем в памяти. В первом случае всестатические контексты связаны в список, который называется статическойцепочкой; в каждой записи для процедуры в магазине хранится указательна запись статически охватывающей процедуры (помимо, конечно, указателядинамической цепочки — указателя на «базу» динамически предыдущейпроцедуры).
Во втором случае для хранения ссылок на статические контекстыиспользуется массив, называемый дисплеем. Использование той или инойсхемы определяется, помимо прочих условий, прежде всего числом адресныхрегистров.9.2.1. Организация магазина со статической цепочкой. Итак, в случае статической цепочки магазин организован так, как это изображенона рис.
9.1.166Глава 9. Генерация кодаРис. 9.1Таким образом, на запись текущей процедуры в магазине указывает регистр BP (Base Pointer), с которого начинается динамическая цепочка. На статическую цепочку указывает регистр LP (Link Pointer). В качестве регистровBP и LP в различных системах команд могут использоваться универсальные,адресные или специальные регистры.
Локальные переменные отсчитываютсяот регистра BP вверх, фактические параметры — вниз с учетом памяти,занятой точкой возврата и самим сохраненным регистром BP.Вызов подпрограмм различного статического уровня производитсянесколько по-разному. При вызове подпрограммы того же статическогоуровня, что и вызывающая подпрограмма (например, рекурсивный вызов тойже самой подпрограммы), выполняются следующие команды:Занесение фактических параметров в магазинJSR AКоманда JSR A продвигает указатель SP, заносит PC на верхушку магазина и осуществляет переход по адресу A. После выполнения этих командсостояние магазина становится таким, как это изображено на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
