Алексей Молчанов - Системное программное обеспечение. Лабораторный практикум

Алгоритм исключения лишних операций использует в своей работе триады особого вида SAME(j,O). Если такая триада встречается в позиции с номером i, то это означает, что в исходной последовательности триад некоторая триада i идентична триаде j.

Алгоритм исключения лишних операций последовательно просматривает триады линейного участка. Он состоит из следующих шагов, выполняемых для каждой триады:

1. Если какой-то операнд триады ссылается на особую триаду вида SAME(j,0), то он заменяется на ссылку на триаду с номером j (*j).

2. Вычисляется число зависимости текущей триады с номером i, исходя из чисел зависимости ее операндов.

3. Если в просмотренной части списка триад существует идентичная j-я триада, причем j < i и dep(i) = dep(j), то текущая триада i заменяется на триаду особого вида SAME(j,O).

4. Если текущая триада есть присваивание, то вычисляется число зависимости соответствующей переменной.

Рассмотрим работу алгоритма на примере:

D:= D + C*B;

A:= D + C*B;

C:= D + C*B;

Этому фрагменту программы будет соответствовать следующая последовательность триад:

1: * (C, B)

2: + (D, ^1)

3::= (D, ^2)

4: * (C, B)

5: + (D, ^4)

6::= (A, ^5)

7: * (C, B)

8: + (D, ^7)

9::= (C, ^8)

Видно, что в данном примере некоторые операции вычисляются дважды над одними и теми же операндами, а значит, они являются лишними и могут быть исключены. Работа алгоритма исключения лишних операций отражена в табл. 4.2.

Теперь, если исключить триады особого вида SAME(j,O), то в результате выполнения алгоритма получим следующую последовательность триад:

1: * (C, B)

2: + (D, ^1)

3::= (D, ^2)

4: + (D, ^1)

5::= (A, ^4)

6::= (C, ^4)

Обратите внимание, что в итоговой последовательности изменилась нумерация триад и номера в ссылках одних триад на другие. Если в компиляторе в качестве ссылок использовать не номера триад, а непосредственно указатели на них, то изменения ссылок в таком варианте не потребуется.

Алгоритм исключения лишних операций позволяет избежать повторного выполнения одних и тех же операций над одними и теми же операндами. В результате оптимизации по этому алгоритму сокращается и время выполнения, и объем кода результирующей программы.

Теперь рассмотрим общий вариант алгоритма генерации кода, который получает на входе дерево вывода (построенное в результате синтаксического разбора) и создает по нему фрагмент объектного кода результирующей программы.

Алгоритм должен выполнить следующую последовательность действий:

• построить последовательность триад на основе дерева вывода;

• выполнить оптимизацию кода методом свертки для линейных участков результирующей программы;

• выполнить оптимизацию кода методом исключения лишних операций для линейных участков результирующей программы;

• преобразовать последовательность триад в последовательность команд на языке ассемблера (полученная последовательность команд и будет результатом выполнения алгоритма).

Алгоритм преобразования триад в команды языка ассемблера – это единственная машинно-зависимая часть общего алгоритма. При преобразовании компилятора для работы с другим результирующим объектным кодом потребуется изменить только эту часть, при этом все алгоритмы оптимизации и внутреннее представление программы останутся неизменными.

В данной работе алгоритм преобразования триад в команды языка ассемблера предлагается разработать самостоятельно. В тривиальном виде такой алгоритм заменяет каждую триаду на последовательность соответствующих команд, а результат ее выполнения запоминается во временной переменной с некоторым именем (например TMPi, где i – номер триады). Тогда вместо ссылки на эту триаду в другой триаде будет подставлено значение этой переменной. Однако алгоритм может предусматривать и оптимизацию временных переменных. [8]

Для выполнения лабораторной работы требуется написать программу, которая на основании дерева синтаксического разбора порождает объектный код и выполняет затем его оптимизацию методом свертки объектного кода и методом исключения лишних операций. В качестве исходного дерева синтаксического разбора рекомендуется взять дерево, которое порождает программа, построенная по заданию лабораторной работы № 3.

Программу рекомендуется построить из трех основных частей: первая часть – порождение дерева синтаксического разбора (по результатам лабораторной работы № 3), вторая часть – реализация алгоритма порождения объектного кода по дереву разбора и третья часть – оптимизация порожденного объектного кода (если в результирующей программе присутствуют линейные участки кода). Результатом работы должна быть построенная на основе заданного предложения грамматики программа на объектном языке или построенная последовательность триад (по согласованию с преподавателем выбирается форма представления конечного результата).

В качестве объектного языка предлагается взять язык ассемблера для процессоров типа Intel 80x86 в реальном режиме (возможен выбор другого объектного языка по согласованию с преподавателем). Все встречающиеся в исходной программе идентификаторы считать простыми скалярными переменными, не требующими выполнения преобразования типов. Ограничения на длину идентификаторов и констант соответствуют требованиям лабораторной работы № 3.

1. Получить вариант задания у преподавателя.

2. Изучить алгоритм генерации объектного кода по дереву синтаксического разбора.

3. Разработать схемы СУ-перевода для операций исходного языка в соответствии с заданной грамматикой.

4. Выполнить генерацию последовательности триад вручную для выбранного простейшего примера. Проверить корректность результата.

5. Изучить и реализовать (если требуется) для заданного входного языка алгоритмы оптимизации результирующего кода методом свертки и методом исключения лишних операций.

6. Разработать алгоритм преобразования последовательности триад в заданный объектный код (по согласованию с преподавателем).

7. Подготовить и защитить отчет.

8. Написать и отладить программу на ЭВМ.

9. Сдать работающую программу преподавателю.