Этюды для программистов

Развитие темы. Самой очевидное дополнение к задаче состоит в получении временных характеристик (профиля) эмулируемой программы. Как часто работает каждая команда? Как часто используется каждая внутренняя подпрограмма? Какова картина обращений к памяти? К регистрам? И так далее, сколько пожелаете. Эту информацию бывает чрезвычайно трудно получить в реальном компьютере, но она очень помогает при анализе сложных ситуаций.

Литература

Белл, Ньюэлл (Bell С. G., Newell A.). Computer Structures: Readings and Examples. McGraw-Hill, New York, NY, 1971.

Белл и Ньюэлл обсуждают общие принципы машинной архитектуры и приводят около 30 примеров. Значительное место уделяется разработке обозначений для описания машины. Многие примеры почерпнуты из существенно отредактированных документов проектов подлинных машин.

IBM Corporation. IBM System/360 Principles of Operation. IBM System Reference Library, GA22 6821-8, November 1970.

Xerox Data Systems. Xerox Sigma 7 Computer Reference Manual. Order # 90 09503, 1971.

УМ-1 весьма похожа как на Sigma 7, так и на IBM 360. Возможно, что сравнение этих машин с УМ-1 будет в чем-то полезно. С не меньшим успехом годятся другие выпуски указанных руководств.

Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. Т. 1. Основные алгоритмы. — М.: Мир, 1976, с. 159.

Кнут описывает гипотетическую машину MIX. В п. 1.4.3.1 дается материал о MIАХ-имитаторе. 

26. Пища для УМа, или... СВЯЗЫВАЮЩИЙ ЗАГРУЗЧИК

В большинстве систем загрузчики находятся на положении пасынков. Их не любят пользователи, считая просто лишним препятствием на пути к вожделенному ответу. Они не нравятся и разработчикам компиляторов, поскольку являются составной частью системы (а вы считаете, что это не так?). Не по душе они и системным программистам, которые видят в них не более чем еще одно вспомогательное средство. Разве только коммерческие директора питают слабость к загрузчику за то, что он расходует так много машинного времени (и денег). Тем не менее, написав загрузчик для УМ-1, вы убедитесь, что его создание — очень стоящая задача.

Загрузчик УМ представляет собой довольно стандартный настраивающий загрузчик, предназначенный для работы с языком Мини (гл. 27) и ЭВМ УМ-1 (гл. 25). Основные функции загрузчика УМ связаны с интерпретацией перемещаемого языка загрузки, обработкой достаточно сложных таблиц символов и регистрацией ошибок в ходе загрузки. Программы на языке Мини могут состоять из независимо скомпилированных программных сегментов, и загрузчик УМ обеспечивает проверку соответствия типов величин, общих для нескольких сегментов, и библиотечный поиск для сборки полных программ. Кроме того, перемещаемый язык загрузки позволяет настолько просто генерировать команды перехода вперед, что компиляторы могут быть не двух-, а однопроходными. Многие находящиеся в эксплуатации загрузчики предусматривают еще более сложную обработку, однако такая обработка требует весьма развитой системы ввода/вывода и поэтому неприемлема для этюда. Не исключено, что вы не сможете до конца прочувствовать загрузчик УМ (как сильные, так и слабые его стороны), пока не сконструируете компилятор или же специально не изучите загрузчики по литературе.

Общая схема загрузчика

На вход загрузчика УМ поступают программный файл и библиотечный файл, причем каждый из них может состоять из некоторого числа модулей. Если же позволяет система, то программа или библиотека могут состоять более чем из одного файла. Загружены должны быть в первую очередь все модули программы, а модули из библиотечного файла загружаются, лишь если они соответствуют первичным ссылкам. К концу загрузки должен определиться ровно один начальный адрес программы, иначе фиксируется фатальная ошибка загрузки. В результате работы загрузчика получается файл абсолютной загрузки, который описывался в гл. 25. Загрузчик УМ содержит как счетчик абсолютного размещения (САР), так и счетчик относительного размещения (СОР). Перед началом загрузки САР устанавливается на адрес 40₁₆. Всякий раз, когда начинается очередной модуль, САР настраивается на ближайшую свободную границу слова, а СОР обнуляется [52]. После того как загружен последний модуль, САР а последний раз продвигается к границе слова, следующего за верхней точкой модуля, и употребляется для определения значения абсолютного внешнего символа Максимальный Адрес.