Р.У. Себеста - Основные копцепции языков программирования (2001) (1160794), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Оптимизация, улучшающая программы п>тем уменьшения их размеров или ускорения их выполнения, или и того. и лругого одновременно, часто является дополнительной частью процесса компиляции. В действительности некоторые компиляторы яообше не способны выполнять сколько-нибуль сушественную оптимизацию. Такие кочпиляторы могут использоваться в ситуашш.

когда скорость компиляции програл1мы значительно важнее скорости выполнения оттранслированной программы. В качестве примера такой ситуации можно привести вычислительн>ю лабораторию лля начинаюших программистов. Однако в большинстве коммерческих и промышленных ситуаций скоросзь выполнения значительно важнее скорости компиляции. так что оптилн1зация желательна, 11оскольку многие разновидности оптилшзации не люгут выполняться на кувшинных языках, то для выполнения основной оптимизации используется промежуточньш язык. Генератор кола переводит оптимизированную программу с промежуточного языка на машинный. Таблица символов используется в качестве базы данных для процесса компиляции.

Изначально в этой таблице находится информация о типах и атрибутах всех определенных пользователем имен. встречаюшихся в программе. Эту информацию в таблицу символов помешают лексические и синтаксические анализаторы. а используют семантический анализатор и генератор кола. Как указывалось выше.

хотя машинный кол, генерируемый компилятором. может выполняться непосредственно аппаратным обеспечением. почти всегда требуется, чтобы он выполнялся вместе с какими-то еше программами. Для выполнения большинства пользовательских программ необходимы также программы операционной системы. К числу наиболее часто используемых из ннх относятся программы ввоза-вывоза. Компьютер вызывает требуемые системные программы при необходимости. Прежде чем созланная компилятором программа на машинном языке булет выполнена. зрео>ется найти и связать с программой пользователя нужную программу операшюнной системы.

Операция связывания соединяет программу пользователя и системную программу межа> собой, помешая алрес входа в системную программу на место ее вызова из программы пользователя. Пользовательский и системный код, взятые вл~есте. часто называют загрузочным модулелк Процесс сборки системных программ и связывания их с программой пользователя называется редактированием связей и загрузкой Поаг)1пй).

или просто релактированием связей (11пй1пк). Эти действия выполняет систелшая программа пол названием редактор связей (! 1пйег). 1.7. Методы реализации Пользовательские программы часто должны связываться не только с системными програчмами. но и с предварительно откомпилированными пользовательскими програччачи. находящимися в библиотеках. Таким образом. редактор связей может связывать данную программу не только с системными программами, но и с другими программами пользователя. Выполнение программы на машинном коде на компьютере с неймановской архитектурой происходит в ходе процесса, называемого циклом выборки-исполнения команды. Как отмечалось в разделе 1.4.1.

программы нахолятся в памяти, но выполняются процессором. Каждая команда, подлежащая выполнению. должна пересылаться из памяти в процессор. Адрес следующей команды. поллежашей выполнению, хранится в регистре. называемом счетчиком программы. Цикл выборки-исполнения команды можно просто описать с помощью следующего алгоритма: инициализировать счетчик программы повторять постоянно выбрать команду, указываемую счетчиком программы увеличить счетчик для указания на следующую команду расшифровать команду выполнить команду конец повторенил Этап 'расшифровки команды" описанного выше процесса подразумевает изучение команды.

чтобы определить, какое действие она обозначает. Выполнение программы завершается при достижении команды остановки, хотя такая команда в реальных компьютерах выполняется очень релко. Вместо этого, операционная система передает управление програмл1е на время ее выполнения, а после завершения программы управление вновь возвращается операционной системе. Отметим, что в вычислительных системах, в памяти которых может одновременно находиться несколько программ, этот процесс значительно сложнее. 11оскольку время выполнения команды. подлежащей выполнению, часто меньше времени.

затрачиваемого на ее передачу процессору, то скорость работы компьютера определяется скоростью соединения между процессором и памятью компьютера. Это соединение называется неймановским узким местом и является основным фактором, ограничивающим скорость работы машин с неймановской архитектурой. Именно наличие неимановского узкого места стало одной из основных причин исследований и разработок в области параллельных компьютеров. 1.7.2.

Чистая интерпретация При использовании диаметрально противоположных методов реализации программа может интерпретироваться с помощью другой программы, называемой интерпретатором. вообще без трансляции. Интерпретатор программно молелирует работу машины, цикл выборки-исполнения которой работает с командами на языках высокого уровня, а не с машинными командами. Разумеется, такое программное моделирование создает виртуальную вычислительную машину, реализуюшую язык. Достоинством этого подхода, получившего название чистой интерпретации, или просто интерпретации, является легкость реализации многих операций отладки на уровне исходной программы, поскольку все сообщения об ошибках, возникающих в процессе выполнения, могут ссылаться на модули исходной программы. Например, при обнару- Глава1.

Вводные замечания женин индекса массива. находящегося вне допустимого диапазона значений. в сообщении об ошибке будет указана строка исхолной протраммы и имя массива. С другой стороны, у этого метода имеется серьезный недостаток — выполнение интерпретируемых программ от 10 до 100 раз медленней. чем компилируемых. Главным источником замедления является расшифровка операторов языка высокого уровня, значительно более сложных. чем команды на машинном языке (хотя они могут записываться и меньшим числом команд, чем эквивалентные программы на машинном языке). Следовательно, узким местом чистого интерпретатора является не соединение между памятью и процессором. а расшифровка операторов.

Еше одним недостатком чистой интерпретации является тот факт. что лля нее часто требуется больше памяти. Кроме исходной программы в процессе интерпретации лолжна участвовать еше и таблица символов. Более того, исходная программа может храниться в памяти в виде, ориентированном на легкий доступ и модификацию программы. а не на компактный размер. Искоднее Процесс интерпретации довольно сложен для Пкхреытте программ, написанных на сложных языках. поскольку смысл кажлого выражения и оператора должен опрелеляться непосредственно во время выполнения исходной программы.

Чистая интерпретация примеВкодныеденные няется для языков с более простой структурой. На- пример, системами с чистой интерпретацией нногла Интерпретатор реализуются языки АРЕ и Е1$Р. Большинство команд операционных систем, содержащихся, например, в сценариях оболочек операционной системы (ЛЯ!Х или .Гойт-файлак системы 00$, также реализуются посредством чистой интерпретации. Более сложные языки, такие как РОКТКА1Ч и С. Репко реаРезупьтеты лизуются с помощью чистых интерпретаторов. Графически процесс чистой интерпретации Рас. т.е.

Чистая интерпретация представлен на рис. 1.4. 1.7.3. Смешанные системы реализации Некоторые системы реализаций языков представляют собой компромиссный вариант между компилятором и чистой интерпретацией: они транслируют программу с языка высокого уровня на промежуточный язык, разработанный лля обеспечения более легкой интерпретации.

Этот метал работает быстрее, чем чистая интерпретация. поскольку выражения исходного языка расшифровываются только один раз, и называется смешанной системой реализации ()туЬгЫ ппр1ешептабоп зугдеш), Процесс. используемый в смешанной системе реализации, показан на рис. 1.5. В нем вместо трансляции промежуточных команд в машинные коды происходит их интерпретация. Примером языка. реализованного с помощью описанной системы, может служить язык Рег!. Этот язык происходит от интерпретируемых языков программирования з(т и а шМ, однако он является частично компилируемым, что позволяет обнаруживать ошибки ло начала интерпретации и упрощать ее. 1.7.

Характеристики

Список файлов книги