Linguaggi e moduli. Dott. Franco Liberati

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1 (canale A-D) A Linguaggi e moduli Dott. Franco Liberati

2 Linguaggi di programmazione Compilatore Assemblatore Linker (collegatore) LINKER COMPILATORE ASSEMBLATORE LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE

3 Linguaggio basato su codici (stringhe binarie), con il significato di istruzioni, valori e indirizzi, utilizzato dall elaboratore per eseguire programmi $t0 $t1 $t2 ALU

4 ALU SHIFTER STATUS t0 t1 t2 t7 TRANCODIFICATORE PC CLOCK

5 Rappresentazione simbolica (codici mnemonici) del linguaggio macchina, usato dai programmatori (utilizza simboli invece di numeri per rappresentare istruzioni, registri, dati ed indirizzi) add $t2,$t0,$t $t0 $t1 $t2 ALU

6 Istruzioni Tipicamente una istruzione è strutturata in campi: OPCODE Modo di indirizzamento OPCODE: codice che identifica l istruzione da eseguire Modo di indirizzamento: codice che esplicita il modo in cui devono essere reperiti i valori con cui si deve operare add $t2,$t0,$t1 lw $t2,variabile sw $t3,variabile

7 Istruzioni in SPIM (esempio) Tipicamente una istruzione è strutturata in campi: OPCODE Modo di indirizzamento add $t0,$t1,$t2 add $8, $9, $ x012a

8 Istruzioni in SPIM (esempio) Tipicamente una istruzione è strutturata in campi : OPCODE Comando/modo di indirizzamenti lw $t1, pippo lui $1, 4097 lw $9, 0($1) x3c x8c Indirizzo Etichetta Istruzione codice menmonico e operando Commento

9 I linguaggi di programmazione ad alto livello sono caratterizzati dalla presenza di astrazioni che permettono al programmatore di non specificare certi tipi di dettagli implementativi della macchina VISUAL BASIC C# C++ C Java PASCAL BASIC SIEBEL COBOL ML

10 Linguaggio C /* esempio1.c* / void main() { int a, b, c; a= 4; b= 6; c= a+ b; } Linguaggio assembler /* esempio1.s* /.text li $t1,4 li $t2,6 add $t0,$t1,$t2 Linguaggio macchina FUN REG VAL Ris. Registro $t2:

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12 Programma scritto in linguaggio ad alto livello o assembly void voidmain() {{ int inta, a, b, b, c; c; a=4; a=4; b=6; b=6; c=a+b; c=a+b; }}.text.text.globl.globlmain main: main: lw lw $t1,pippo $t1,pippo lw lw $t2,paperino $t2,paperino add add $t0,$t1,$t2 $t0,$t1,$t2 li li $v0,10 $v0,10 Syscall Syscall.data.data pippo: pippo:.word.word11 11 paperino: paperino:.word.word15 15

13 Il Compilatore traduce un programma scritto in un linguaggio ad alto livello in un: programma equivalente scritto in linguaggio assembly oppure, direttamente in un file oggetto File File Sorgente Sorgente File File Assembler Assembler Compilatore Assembler File File Oggetto Oggetto

14 L Assemblatore (Assembler) traduce programmi scritti nel linguaggio assembly in linguaggio macchina L Assemblatore: legge un file sorgente (scritto in assembly) produce un file oggetto (detto anche modulo) contenente linguaggio macchina ed altre informazioni necessarie per trasformare uno o più file oggetti in un programma eseguibile Risolve indirizzi interni come salti, variabili locali, ed etichette File Sorgente Assembler File Oggetto LAVORA CON UNA DOPPIA PASSATA

15 Un modulo può contenere: Istruzioni (alti condizionati, salti incondizionati, ecc.) Dati Riferimenti a sub-routine e dati di altri moduli Un file oggetto, se richiede collegamenti a librerie esterne o fa uso di variabili globali tra moduli oggetti non è direttamente eseguibile File Oggetto (riferimento (riferimento ad ad altro altro modulo) modulo)

16 Il Linker combina un insieme di moduli e librerie in un programma eseguibile Il linker ha tre compiti: Ricercare nei file libreria le routine di libreria utilizzate dal programma (es. funzione per la stampa a video di dati) Determinare le locazioni di memoria che il codice di ogni modulo andrà ad utilizzare e aggiornare i riferimenti assoluti in modo opportuno Risolvere i riferimenti tra i diversi moduli e le variabili globali.. Jal scanf Jal scanf Main: Main:.. Jal Jal Jal: printf Jal: printf.. Jal scanf Jal scanf scanf: scanf: LINKER scanf: scanf:

17 Determina le locazioni di memoria che il codice di ogni modulo andrà ad utilizzare, aggiorna i riferimenti assoluti in modo opportuno e fa riferimento a variabili globali che coinvolgono più moduli Main: Main:.. Jal Jal Jal: Jal: printf printf.. Jal Jal scanf scanf scanf: scanf: RIFERIMENTI RELATIVI Main: Main:.. Jal Jal (a0) (a0) Jal: Jal: : (a1) (a1).. Jal Jal (a2) (a2) scanf: scanf: RIFERIMENTI ASSOLUTI Main: Main:.. Jal Jal Jal: Jal: : Jal Jal scanf: scanf:

18 Il Linker combina un insieme di moduli e file libreria in un programma eseguibile Il programma eseguibile non deve contenere riferimenti non risolti (unresolved references) Solamente il programma eseguibile può essere elaborato su una macchina Main: Main:.. Jal Jal Jal: printf Jal: printf.. Jal scanf Jal scanf scanf: scanf:.. Jal scanf Jal scanf LINKER FILE ESEGUIBILE EXE

19 Disposizione in memoria La memoria viene suddivisa in segmenti Ogni segmento viene utilizzato per un particolare scopo 0x x7FFFF000 KERNEL NOT USED STACK $SP Segmenti principali: Text: Contiene il codice dei programma Data: Contiene i dati globali dei programmi Stack Contiene i dati locali delle funzioni 0x x x HEAP DATA TEXT R DATA RESERVED

20 Linguaggio C /* esempio1.c* / void main() { int a, b, c; a= 3; b= 4; c= a+ b; } Linguaggio assembler /* esempio1.s* /.text li $t1,4 li $t2,3 add $t0,$t1,$t2 Linguaggio macchina FUN REG VAL Ris. Registro $t2:

21 ALU SHIFTER STATUS MEM t0 t1 t2 t7 TRANCODIFICATORE PC CLOCK

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23 Data una variabile x intero positivo Finché x è diverso da zero somma 1 alla variabile z e decrementa x di una unità Il valore finale di z copialo nella variabile y int x,y; z=0; while (x!=0) { z=z+1; x=x-1; } y=z

24 100 Indirizzo lw $t0,x Istruzione 101 li $t1,0 102 ciclo: beqz $t0,salto 103 sub $t0,$t0,1 104 add $t1,$t1,1 105 j ciclo 106 salto: sw $t1,y Dichiarazione tipo x: word y:word Indirizzo Istruzione 100 lw $t0,x 101 li $t1,0 102 beqz $t0,salto 103 sub $t0,$t0,1 104 add $t1,$t1,1 105 j sw $t1,y Tabella Simboli Etichetta/variabile Locazione x 300 y 304 ciclo 102 salto 106

25 100 Indirizzo lw $t0,x Istruzione 101 li $t1,0 102 ciclo: beqz $t0,salto 103 sub $t0,$t0,1 104 add $t1,$t1,1 105 j ciclo 106 salto: sw $t1,y Dichiarazione tipo x: word y:word Indirizzo Istruzione 100 lw $t0, li $t1,0 102 beqz $t0, sub $t0,$t0,1 104 add $t1,$t1,1 105 j sw $t1,304 Tabella Simboli Etichetta/variabile Locazione x 300 y 304 ciclo 102 salto 106