学习 目标代码生成.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,7,章 目标代码生成,7.1,汇编语言虚拟计算机模型,7.2,从四元式到汇编语言的翻译,7.3,一个简单目标代码生成器,7.4,静态地址分配,1,任务,将中间代码变换成目标代码，实现源程序的最后翻译。由于涉及到目标机器的系统结构，此阶段的工作最复杂。,目标代码的形式,已定位的机器语言代码,编译后可立即执行。,待装配的机器语言代码模块,目前大多数编译系统所产生的目标代码均为可重定位的机器指令。在执行前，将它和系统函数（源程序中使用）的机器指令连接成一个程序，对未确定的地址进行定位（用户程序为,0,地址空间），形成可执行的机器语言程序。,在执行时，操作系统可将目标代码装入内存的任意位置。,汇编语言代码,需经汇编程序翻译，将其转换成可执行的机器语言代码。,由于硬件厂商提供机器的汇编程序，所以编译程序的目标代码通常为汇编语言形式。,目标代码生成要求,目标代码数与中间代码数的比值尽可能小（即目标代码数尽可能少）。,充分利用寄存器，减少访问内存的次数。,删除不必要的临时变量。,2,7.1,汇编语言虚拟计算机模型,内存,共有,64k,个字，,1,个字有,16,个二进制位（,2Byte,），内存地址标识为,0-65535,。,划分为,256,页，页号,0-255,，每页的长度为,256,个字，页内位移为,0-255,。,地址计算：页号*,256+,页内位移。,255,页用作系统堆栈区。,寄存器,通用寄存器（,2,字节）,共有,4,个，分别标记为,R0,、,R1,、,R2,、,R3,，用于存放操作数和计算结果，,R3,还可用于变址寻址。,标志寄存器,FlagReg,保存,CMP,指令比较结果。,堆栈寄存器,TopReg,（,2,字节）,TopReg,用作系统堆栈栈顶指针。,3,指令系统（简单指令系统）,指令格式：,（定长、,2,字节）,操作码,Read,从键盘读一个字到第一地址。,Write,从第一地址写一个字到屏幕。,Load,从第二地址将字装入第一地址。,Store,将第一地址中的字存放到第二地址。,Call,控制转移到第二地址指定的内存单元，断点保留在系统堆栈中。,Ret,由系统堆栈获得断点，返回。,Add,将第一地址中的字加上第二地址中的字，结果保留第一地址中。,Sub,Mul,Div,Cmp,将第一地址中的字和第二地址中的字比较，由系统置位,FlagReg,。,FlagReg,=-1,，表示第一地址中的字小于第二地址中的字。,FlagReg,=1,，表示第一地址中的字大于第二地址中的字。,FlagReg,=0,，表示第一地址中的字等于第二地址中的字。,低,8,位用于第二地址的补充定义,4,JMP,无条件转移到第二地址指定的内存单元。,JMPNEG,若,FlagReg,中的值,0,，转移到第二地址指定的内存单元。,JMPPOS,若,FlagReg,中的值,0,，转移到第二地址指定的内存单元。,JMPZERO,若,FlagReg,中的值,0,，转移到第二地址指定的内存单元。,HALT,终止程序执行。,第一地址只能是寄存器（,R0-R3,）,第二地址有四种寻址方式,直接地址寻址（,M,）,Load,Ri,MXX,Ri(XX,),XX,范围,00-FF,（第,0,页），用,16,进制表示。,寄存器寻址（,R,）,Load,Ri,Rj,Ri(Rj,),寄存器（间址）寻址（,R,）,Load,Ri,Rj,Ri(Rj,),直接数寻址（,D,）,Load,Ri,XX,RiXX,XX,范围,00-FF,，用,16,进制表示。,变址寻址（,C R3,）,Load,Ri,CR3,Ri(C,*256+(R3),C,为常数（范围,00-FF,），用,16,进制表示。,5,指令分类,零地址指令,Ret,、,Halt,A,型一地址指令（无第二地址）,Write,、,Read,例：,Read R0,/,从键盘输入一个数，将其存放在,R0,中。,B,型一地址指令（无第一地址）,Call,、,Jmp,、,JmpNeg,、,JmpZero,、,JmpPos,例：,Jmp,2R3,/,无条件转移至地址,2*256+(R3),单元,二地址指令,Load,、,Store,、,Add,、Sub,、,Mul,、,Div,、,Cmp,例：,Add R3,1,/R3,的内容加,1,程序举例,用汇编程序编写程序，求,5,的阶乘。,Load R0,1/R0,的范围,1.5,Load R1,1/,初值为,1,存放,5!,。,Add R0,1,Mul R1,R0,Cmp R0,5,JmpNeg M2,Write R1,Halt,6,7.2,从四元式到汇编语言的翻译,符号表、常数表和临时变量表的内存位置,四元式中含有变量在符号表和临时变量表中的入口，以及常数在常数表中的地址，所以先确定符号表、临时变量表和常数表在内存中的位置，然后再讨论四元式的翻译。,无符号实常数表（第,254,页，按地址递减使用）,起始地址：,254*256+255=65279,，每个实常数占用,2,个字,(4Byte),。,无符号整常数表（第,254,页，按地址递增使用）,起始地址：,254*256=65024,，每个整常数占用,1,个字（,2Byte,）。,符号表（第,252,、,253,页，按地址递减使用）,起始地址：,253*256+255=65023,，每个标识符占用,4,个字,(8Byte),。,临时变量表（第,252,、,253,页，按地址递增使用）,起始地址：,252*256=64512,，每个临时变量占用,4,个字,(8Byte),。,注：四元式中最多允许出现,512/4=128,个不同的变量，包括临时变量在内。,7,虚拟内存示意图,(,共,64K,、分,255,页、每页,255,字节,),8,设源程序为：,a=2+(+b+1),，它的四元式代码为,+&b 0&T1,+&T1&1&T2,+&2&T2&T3,=&T3 0&a,假设,整常数,1,在无符号整常数表中的地址为,65024,（,254*256+0,）,整常数,2,在无符号整常数表中的地址为,65025,（,254*256+1,）,变量,a,的符号表入口为,65023,（,253*256+255,）,变量,b,的符号表入口为,65019,（,253*256+251,）,临时变量,T1,的临时变量表入口为,64512,（,252*256+0,）,临时变量,T2,的临时变量表入口为,64516,（,252*256+4,）,临时变量,T3,的临时变量表入口为,64520,（,252*256+8,）,实际四元式代码序列应为,[phone],[phone],[phone],=64520065023,9,单个四元式的翻译,四元式的翻译关键是确定地址，约定如下：,指令的第一地址使用,R0,。,指令的第二地址使用,R3,（兼作变址寄存器）。,ARG1,、,ARG2,为变量地址或常数地址，,RESULT,一定是变量地址。,C1=ARG1/256,、,D1=ARG1%256,。,C2=ARG2/256,、,D2=ARG2%256,。,C3=RESULT/256,、,D3=RESULT%256,。,注：,C1,、,C2,、,C3,表示页码，,D1,、,D2,、,D3,表示页内位移。,例,1,：,(+,ARG1,ARG2,RESULT),设,ARG1,是变量在符号表或临时变量表入口，,ARG2,是常数在常数表中的地址。,解：,Load R3,D1/R30,Load R0,C1R3/R0(252,*,256+0)=(64512),Load R0,R0/R0,的内容为存放临时变量,T1,值的地址,Load R3,D2/R30,Add R0,C2R3/R0(254,*,256+0)=(65024),Load R3,D3/R34,Load R3,C3R3/R3(252,*,256+4)=(64516),Store R0,R3/R3,内容为存放临时变量,T2,值的地址,+&T1&1&T2,上述四元式的地址表示,[phone],C1=64512/256=252/T1,D1=64512%256=0,C2=65024/256=254/,常数,1,D2=65024%256=0,C3=64516/256=252/T2,D3=64516%256=4,10,例,2,：,(=,ARG1,0,RESULT),其中,ARG1,是常数地址。,解：,Load R3,D1/R38,Load R0,C1R3/R0(252*256+8)=(64520),Load R3,D3/R3255,Load R3,C3R3/R3(253*256+255)=(65023),Store R0,R3/R3,的内容为存放变量,a,值的地址,单个四元式的翻译,四元式的翻译关键是确定地址，约定如下：,指令的第一地址使用,R0,。,指令的第二地址使用,R3,（兼作变址寄存器）。,ARG1,、,ARG2,为变量地址或常数地址，,RESULT,一定是变量地址。,C1=ARG1/256,、,D1=ARG1%256,。,C2=ARG2/256,、,D2=ARG2%256,。,C3=RESULT/256,、,D3RESULT%256,。,注：,C1,、,C2,、,C3,表示页码，,D1,、,D2,、,D3,表示页内位移。,=&T3 0&a,上述四元式的地址表示,=64520065023,C1=64520/256=252,D1=64520%256=8,C3=65023/256=253,D3=65023%256=255,11,对照表,一条四元式代码通常译成若干条汇编语句，为了便于转移四元式的翻译，应建立一张对照表，记录一个四元式所对应的汇编语句的个数以及汇编语句的编号。,对照表结构如下：,四元式编号,汇编语句条数,汇编语句编号,1,8,1,2,6,9,15,7.3,一个简单目标代码生成器,不考虑充分利用寄存器，仅仅使用,R0,和,R3,。,指令的第一地址使用,R0,，指令的第二地址使用,R3,（兼作变址寄存器）。算法描述详见下一页。,12,0.procedure GenCode(op,arg1,arg2,result),/,一个简单目标代码生成器,1.c1arg1/256:d1arg1%256;,2.c2arg2/256:d2arg2%256;,3.c3result/256:d3result%256;,ment:R0(ARG1),5.output Load R3,:output d1:output,换行,6,output Load R0,:output c1:output R3:output换行,7.if c1=252 or c1=253 then,/ARG1,是符号表或临时变量表的入口,8.output Load R0,R0:output,换行,9.end if,/ARG1,是常数表入口无需上述指令,ment:R0,运算结果,处理加法运算（,ARG20,）,处理一元正运算（,ARG2=0,）,处理减法运算（,ARG20,）,/,详见下一页,处理一元负运算（,ARG2=0,）,/,详见下一页,赋值运算（无需任何处理）,ment:RESULT(R0),12.output Load R3,:output d3:output,换行,13.output Load R3,:output c3:output R3:output,换行,14.output store R0,R3:output,换行,15.end procedure,13,/,处理减法运算（,ARG20,）,comment:R0,运算结果,if op=-and arg20 then,output Load R3,:output d2:output,换行,if c2=252 or c2=253 then,/ARG2,是符号表或临时变量表的入口,output Load R3,:output c2:output R3:output,换行,output Sub R0,R3:output,换行,else,/ARG2,是常数表地址,output Sub R0,:output c2:output R3,endl,;,end if,end if,/,处理一元负运算（,ARG2=0,）,if op=-and arg2=0 then,/-ARG1=0-ARG1,output Load R3,R0:output,换行,/,将,ARG1,送,R3,output Load R0,0:output,换行,/,将,0,送,R0,output Sub R0,R3:output,换行,/R0-R3,送,R0,end if,14,实例,设源程序为：,a=2+(+b+1),，它的四元式代码为,+&b 0&T1,+&T1&1&T2,+&2&T2&T3,=&T3 0&a,假设,整常数,1,在无符号整常数表中的地址为,65024,（,254*256+0,）,整常数,2,在无符号整常数表中的地址为,65025,（,254*256+1,）,变量,a,的符号表入口为,65023,（,253*256+255,）,变量,b,的符号表入口为,65019,（,253*256+251,）,临时变量,T1,的临时变量表入口为,64512,（,252*256+0,）,临时变量,T2,的临时变量表入口为,64516,（,252*256+4,）,临时变量,T3,的临时变量表入口为,64520,（,252*256+8,）,实际四元式代码序列应为,[phone],[phone],[phone],=645200 65023,15,假定四元式代码存放在文件,Quad.txt,中，经简单目标代码生成器加工，所生成的汇编语言目标程序存放在文件,Asm.txt,中，如图所示。,16,静态地址分配：,在程序运行前，将各变量的绑定于内存的某一单元地址。,可选择内存某区域（例第,251,页）为数据存储区。根据符号表，整型变量分配一个单元（,2Byte,），实型变量分配二个单元（,4Byte,），并将地址填入符号表和临时变量表的,addr,处。,7.4,静态地址分配,内存地址,（,2,字节）,符号名,（,5,字节）,种属,（,4Bit,）,类型,（,4Bit,）,未分配,a,0,0,0,0,简单,整型,未分配,b,0,0,0,0,简单,整型,符号表,第,251,页,251,页用于存放变量值,第,0,页,第,255,页,65023,64507,第,252,页,64511,65019,251*256+255=64511,251*256+251=64507,17,结束,18,