Esecuzione di Programmi Esercitazione

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1 Alfonso Miola Esecuzione di Programmi Esercitazione Dispensa B-03-E Settembre

2 Calcolatori e programmazione Abbiamo detto che un calcolatore è una macchina per eseguire programmi Programmi che qualcuno ha già fatto per noi e che quindi possiamo utilizzare così come facciamo con ogni applicazione Abbiamo anche detto che un calcolatore è una macchina programmabile, ossia una macchina le cui potenzialità possono essere aumentate da noi con la scrittura di nuovi programmi Per far questo dobbiamo far uso di opportuni linguaggi di programmazione che ci permettono di esprimere nel modo più naturale le nostre esigenze di calcolo 2

3 Linguaggi di programmazione Ogni calcolatore ha un proprio linguaggio macchina -ogni istruzione coincide con un istruzione di macchina e pertanto è un linguaggio binario si parla di linguaggi ad basso livello Esistono linguaggi di programmazione che consentono di scrivere i programmi in termini di istruzioni vicine alla logica delle tecniche di risoluzione di problemi le istruzioni sono espresse mediante simboli e pertanto sono linguaggi simbolici si parla in questo caso di linguaggi ad alto livello Esistono anche linguaggi intermedi, tipicamente i linguaggi assemblativi, in cui ad ogni istruzione del linguaggio corrispondono una o più (poche) istruzioni di macchina anche questi sono linguaggi simbolici 3

4 Esecuzione dei programmi Il Calcolatore, in particolare il suo hardware, esegue solo programmi in linguaggio macchina Se un programma è in linguaggio macchina può essere quindi direttamente eseguibile infatti tutte le applicazioni sono immediatamente eseguibili proprio per questo motivo Se un programma è in linguaggio simbolico non può essere eseguito immediatamente c è bisogno di un processo di traduzione che viene realizzata da opportune applicazioni già disponibili, e che sono quindi evidentemente in linguaggio macchina 4

5 Esecuzione dei programmi in linguaggio macchina Un calcolatore è una macchina che ricevendo un programma P in linguaggio macchina e i relativi dati in ingresso lo esegue producendo dati in uscita i risultati dell elaborazione Durante questa esecuzione la macchina (hardware) diventa una Macchina Virtuale P PROGRAMMA P Eseguibile DATI IN INGRESSO ELABORATORE Hardware DATI IN USCITA 5

6 Esecuzione dei programmi in linguaggio simbolico - 1 Ricordando che abbiamo anche detto che hardware e software sono organizzati a livelli (o strati), per l esecuzione di programmi in linguaggi simbolici lo schema a strati è il seguente Programmi simbolici Traduttori hardware 6

7 Esecuzione dei programmi in linguaggio simbolico - 2 Lo schema evidenzia come l esecuzione di programmi in linguaggi simbolici debba avvenire con un processo preliminareditraduzionedeiprogrammi Programmi simbolici Traduttori hardware 7

8 Compilatori e interpreti I traduttori possono essere: Compilatori: traducono il Programma Sorgente PS e creano il Programma Eseguibile PE. L utente può successivamente chiedere l esecuzione del PE in questo caso la fase di esecuzione è successiva a quella di vera e propria traduzione Interpreti: traducono il PS e creano il PE direttamente in memoria e, man mano che procede il processo di traduzione, eseguono, una ad una, le singole istruzioni - in questo caso la fase di esecuzione è intervallata (istruzione per istruzione) con quella di traduzione 8

9 Compilazione Il calcolatore con un programma Compilatore, ricevendo un programma P in linguaggio simbolico (programma sorgente) esegue la traduzione producendo in uscita il corrispondente programma il linguaggio macchina (programma eseguibile) Durante questa esecuzione la macchina (hardware) diventa una Macchina Virtuale Compilatore PROGRAMMA SORGENTE ELABORATORE Compilatore PROGRAMMA ESEGUIBILE 9

10 Interpretazione Il calcolatore con un programma Interprete, ricevendo un programma P in linguaggio simbolico e i relativi dati in ingresso lo interpreta e lo esegue, istruzione dopo istruzione, producendo direttamente i dati in uscita Durante questa esecuzione la macchina (hardware) diventa una Macchina Virtuale Interprete PROGRAMMA P Simbolico DATI IN INGRESSO ELABORATORE Interprete DATI IN USCITA 10

11 Compilazione di programmi Java Il calcolatore con un programma Compilatore Java, ricevendo un programma P in linguaggio Java esegue la traduzione producendo in uscita il corrispondente programma in un linguaggio intermedio ByteCode Durante questa esecuzione la macchina (hardware) diventa una Macchina Virtuale Compilatore Java PROGRAMMA SORGENTE ELABORATORE Compilatore Java PROGRAMMA BYTECODE 11

12 Interpretazione di programmi in ByteCode Il calcolatore con un programma Interprete, ricevendo un programma P in linguaggio ByteCode e i relativi dati in ingresso lo interpreta e lo esegue, istruzione dopo istruzione, producendo direttamente i dati in uscita Durante questa esecuzione la macchina (hardware) diventa una Macchina Virtuale Java - JVM PROGRAMMA P ByteCode DATI IN INGRESSO ELABORATORE JVM DATI IN USCITA 12

13 Riassumendo public void risolvi(double a, double b, double c) { double d; double e; d = b * b - 4 * a * c; if (d >=0) { e = Math.sqrt(d); double x1 = (-b + e) / (2 * a); double x2 = (-b - e) / (2 * a); System.out.println("soluzioni: " + x1 + ", " + x2); } else { e = Math.sqrt(-d); double x1 = (- b) / (2 * a); double x2a = ( e) / (2 * a); double x2b = (- e) / (2 * a); System.out.println("soluzioni: "+x1+", "+x2a+","+x2b); } } compilazione 0: dload_3 41 0: dload_3 41 1: dload_3 41 1: dload_3 41 2: dmul 107 2: dmul 107 3: iconst_4 7 3: iconst_4 7 4: i2d 135 4: i2d 135 5: dload_1 39 5: dload_1 39 6: dmul 107 6: dmul 107 7: dload 5 24, 5 7: dload 5 24, 5 9: dmul 107 9: dmul : dsub : dsub : dstore 7 57, 7 11: dstore 7 57, JVM esecuzione risultato esecuzion e 13