miércoles, 30 de noviembre de 2016
martes, 29 de noviembre de 2016
unidad 4 Generación de código objeto
4 Generación de código objeto
El
generador de código objeto como lo menciona (Urbina, 2011) transforma el código
Intermedio optimizado en código objeto de bajo nivel. Toma código intermedio y
genera Código objeto para la máquina considerada Es la parte más próxima a la
arquitectura de la Máquina. Habitualmente, se escriben ``a mano´´ desarrollo a
medida´ para cada máquina Específica.
4.1 REGISTROS
¿Qué
son?
Los
registros son la memoria principal de la computadora. Existen diversos
registros de propósito general y otros de uso exclusivo. Algunos registros de
propósito general son utilizados para cierto tipo de funciones. Existen
registros acumuladores, puntero de instrucción, de pila, etc.
Los
registros son espacios físicos dentro del microprocesador con capacidad de 4
bits hasta 64 bits dependiendo del microprocesador que se emplee.
¿Quiénes
lo utilizan?
Antes
de nada, para el desarrollo de esta parte hablaremos indistintamente de
registros de activación o de marcos de pila. Esto se debe a que en la
documentación encontrada sobre el manejo de los registros ebp y esp se hace
mención a dicho concepto de marco de pila. Puesto que el lenguaje permite
recursividad,
los
registros
de
activación
se
asignan dinámica mente.
Distribución
La UCP o CPU tiene 14
registros internos, cada uno de ellos de 16 bits (una palabra). Los bits están
enumerados de derecha a izquierda, de tal modo que el bit menos significativo
es el bit 0.
Los registros se pueden
clasificar de la siguiente forma:
Registros de datos:
AX: Registro acumulador. Es el
principal empleado en las operaciones aritméticas.
BX: Registro base. Se usa para
indicar un desplazamiento.
CX: Registro contador. Se usa
como contador en los bucles.
DX: Registro de datos.
Estos registros son de uso
general y también pueden ser utilizados como registros de 8 bits, para
utilizarlos como tales es necesario referirse a ellos como por ejemplo: AH y
AL, que son los bytes alto (high) y bajo (low) del registro AX. Esta nomenclatura
es aplicable también a los registros BX, CX y DX.
Registros
de segmentos:
CS: Registro de segmento de código. Contiene la dirección de las
instrucciones del programa.
DS: Registro segmento de datos. Contiene la
dirección del área de memoria donde se encuentran los datos del programa.
SS:
Registro segmento de pila. Contiene la dirección del segmento de pila. La pila
es un espacio de memoria temporal que se usa para almacenar valores de 16 bits
(palabras).
ES: Registro segmento extra. Contiene la dirección del segmento
extra. Se trata de un segmento de datos adicional que se utiliza para superar
la limitación de los 64Kb del segmento de datos y para hacer transferencias de
datos entre segmentos.
Registros
punteros de pila:
SP:
Puntero de la pila. Contiene la dirección relativa al segmento de la pila.
BP:
Puntero base. Se utiliza para fijar el puntero de pila y así poder acceder a
los elementos de la pila.
Registros
índices:
SI: Índice fuente.
DI: Índice destino.
¿Cuales
su aplicación en la generación de códigos?
1.
usar el registro de y si está en un registro que no tiene otra variable, y
además y no
está
viva ni tiene uso posterior. Si no:
2.
usar un registro vacío si hay. Si no:
3.
usar un registro ocupado si op requiere que x esté en un registro o si x tiene
uso
Posterior.
Actualizar el descriptor de registro. Si no:
4.
usar la posición de memoria de x
4.2 Lenguaje ensamblador
¿Qué
es?
El lenguaje
Assembly
(Urbina, 2011) (a veces mal llamado "Ensamblador"
por
su
traducción literal al español) es un tipo de lenguaje de bajo nivel utilizado
para escribir programas informáticos, y constituye la representación más
directa del código máquina específico para cada arquitectura de computadora
Segunda generación de lenguajes
Versión
simbólica de los lenguajes máquina (Urbina, 2011) (MOV, ADD).La comunicación en
lenguaje de máquina es particular de cada procesador que se usa, y programar en
este lenguaje es muy difícil y tedioso, por lo que se empezó a buscar mejores
medios de comunicación con ésta. Los lenguajes ensambladores tienen ventajas
sobre los lenguajes de máquina.
Este
lenguaje fue usado ampliamente en el pasado para el desarrollo
de software, pero actualmente sólo se utiliza encontradas ocasiones,
especialmente
cuando
se
requiere la manipulación directa del hardware o se
pretenden rendimientos inusuales de los equipos
Características:
El programa lee un archivo
escrito en lenguaje ensamblador y sustituye cada uno de los códigos
mnemotécnicos por su equivalente código máquina. Los programas se hacen
fácilmente portables de máquina a máquina y el cálculo de bifurcaciones se hace
de manera fácil.
Clasificación:
- Ensambladores básicos: Son de muy bajo nivel, y su tarea consiste básicamente, en ofrecer nombres simbólicos a las distintas instrucciones, parámetros y cosas tales como los modos de direccionamiento
- Ensambladores modulares, o macro ensambladores: Descendientes de los ensambladores básicos, fueron muy populares en las décadas de los 50 y los 60, fueron antes de la generalización de los lenguajes de alto nivel. Un macroinstrucción es el equivalente a una función en un lenguaje de alto nivel.
Operaciones básicas
(Urbina, 2011) Las operaciones
básicas en un lenguaje ensamblador son la suma la resta la multiplicación y la
división y Necesitara un poco más de información sobre la arquitectura y SO para el cual programas.
Pero la idea básica es:
--definir que parámetros
tendrá la función.
--hacer el programa,
propiamente dicho, en assembler.
Siguiendo la convención de
pasaje de parámetros, manejará registros y posiciones de memoria, devolviendo los resultados en donde
deba (una posición de memoria, el registro eax, etc.).
4.3 Lenguaje
Máquina
Es el que proporciona poca o ninguna
abstracción del microprocesador de un ordenador. El lenguaje máquina solo es
entendible por las computadoras. Se basa en una lógica binaria de 0 y 1,
generalmente implementada por mecanismos eléctricos. En general el lenguaje
maquina es difícil de entender para los humanos por este motivo hacemos uso de
lenguajes más parecidos a los lenguajes naturales.
Se
denomina lenguaje máquina a la serie de datos que la parte física de la
computadora o hardware, es capaz de interpretar. El lenguaje máquina fue el
primero que empleo el hombre para la programación de las primeras computadoras.
Una instrucción en lenguaje máquina puede representarse de la siguiente
forma:
011011001010010011110110. Esta secuencia
es
fácilmente ejecutada por la computadora, pero es de difícil interpretación,
siendo aún más difícil la interpretación de un programa (conjunto de
instrucciones) escrito de esta forma.
Esta
dificultad
hace
que
los
errores
sean
frecuentes
y
la
corrección
de
los
mismos
costosa, cuando no imposible, al igual que la verificación y modificación de
los programas.
Características:
El lenguaje máquina realiza un
conjunto de operaciones predeterminadas llamadas micro operaciones. Las micro
operaciones sólo realizan operaciones del tipo aritmética (+,- ,*,/), lógicas
(AND, OR, NOT) y de control (secuencial, de control y repetitiva). El lenguaje
maquina es dependiente del tipo de arquitectura. Así un programa máquina para
una arquitectura Intel x86 no sé ejecutara en una arquitectura Power PC de IBM
(al menos de manera nativa).
Algunos microprocesadores
implementan mas funcionalidades llamado CISC, pero son más lentos que los RISC
ya que estos tienen registros más grandes.
Ventajas
- Mayor adaptación al equipo.
- Máxima velocidad con mínimo uso de memoria.
Desventajas
- Imposibilidad de escribir código independiente de la máquina.
- Mayor dificultad en la programación y en la comprensión de los programas.
- El programador debe conocer más de un centenar de instrucciones.
- Es necesario conocer en detalle la arquitectura de la máquina.
4.4 Administrador de memoria
La
administración de la memoria es un proceso hoy en día muy importante, de tal modo
que su mal o buen uso tiene una acción directa sobre el desempeño de memoria.
En general un ensamblador tiene un administrador de memoria más limitado que un
compilador; en la mayoría de los lenguajes de programación el uso de punteros
no estaba vigilado por lo que se tienen muchos problemas con el uso de memoria.
Los lenguajes más recientes controlan el uso de punteros y tienen un programa
denominado recolector de basura que se encarga de limpiar la memoria no
utilizada mejorando el desempeño.
La memoria principal puede ser considerada como un arreglo lineal de localidades de almacenamiento de un byte de tamaño. Cada localidad de almacenamiento tiene asignada una dirección que la identifica
Se
distinguen los siguientes propósitos del sistema de administración de memoria:
Protección.
Si
varios
programas
comparten
la
memoria
principal,
se
debería
asegurar
que
el
programa no sea capaz de cambiar las ubicaciones no pertenecientica él. Aunque
una acción de escritura puede tener
efectos más graves que una de lectura, esta última tampoco debería estar permitida,
para proporcionar algo de privacidad al programa.
Compartimiento.
Este
objetivo parece contradecir al anterior, sin embargo a veces es necesario para
los usuarios poder compartir y actualizar información (por ejemplo, en una base
de datos) y, si se organiza la tarea de entrada a la misma, se puede evitar el
tener varias copias de la rutina.
Reubicación.
La
técnica de multiprogramación requiere que varios programas ocupen la memoria al
mismo tiempo. Sin embargo
no
se
sabe
con
anticipación
donde
será
cargado
cada
programa por lo que no es práctico usar direccionamiento absoluto de memoria.
Organización
física.
Debido
al costo de una memoria
principal rápida, éste se usa en conjunto
con una memoria secundaria mucho más
lenta (y por consiguiente, barata) a fines de extender su capacidad.
Organización
lógica.
Aunque
la mayor parte
de las memorias son organizadas
linealmente con un direccionamiento secuencial, esto
difícilmente concuerde con el camino seguido por el programa, debido al uso de
procedimientos, funciones, subrutinas, arreglos, etc
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