1	Luento 3 Konekielinen ohjelmointi (TTK-91, KOKSI) Muuttujat Tietorakenteet Kontrolli Optimointi Tarkistukset
2	Tiedon sijainti suoritusaikana (2) Muistissa (=keskusmuistissa) iso hidas data-alueella vai konekäskyssä vakiona? Rekisterissä pieni nopea Probleemi: milloin muuttujan X arvo pidetään muistissa ja milloin rekisterissä? missä päin muistia? miten siihen viitataan?
3	Miten tietoon viitataan? (3) Tieto muistissa muistiosoitteen (esim. 0x6F123456 tai 3459321) avulla symbolin (esim. HenkTunn tai X) avulla symbolista konekieltä käytettäessä – symbolin arvo on muistiosoite HenkTunn = 0x6F123456, X = 3459321 Tieto välimuistissa samalla tavalla kuin jos tieto olisi muistissa viittaushetkellä ei tiedetä, kummasta paikasta tieto lopulta löytyy tai kauanko viittaamiseen kuluu aikaa! Tieto rekisterissä rekisterin osoitteen (esim. 6 tai 18) avulla symb. konekieli: R3, FP, F5, I2, jne Tieto konekäskyssä (vakiona) oletusarvoisesti, käskyssä on vain yksi paikka tiedolle
4	Tieto ja sen osoite (2) Muuttujan X osoite on 230 Muuttujan X arvo on 12 Symbolin X arvo on 230 symbolit ovat yleensä olemassa vain käännösaikana virheilmoituksia varten symbolitaulua pidetään joskus yllä myös suoritusaikana
5	Tieto ja sen osoite (3) Muuttujan X osoite on 230 Muuttujan X arvo on 12 Osoitinmuuttujan (pointterin) Xptr osoite on 225 Osoitinmuuttujan Xptr arvo on 230 jonkun tiedon osoite Osoitinmuuttujan Xptr osoittaman kokonaisluvun arvo on 12
6	Osoitinmuuttujat (4) Muuttujia samalla tavoin kuin kokonaislukuarvoiset muuttujatkin muistissa olevalla osoitinmuuttujalla on osoite Arvo on jonkun tiedon osoite muistissa globaalin yksi- tai monisanaisen tiedon osoite muuttuja, taulukko, tietue, olio keosta (heap, joskus ”kasa”) dynaamisesti (suoritusaikana) varatun tiedon osoite Pascalin tai Javan ”new” operaatio palauttaa varatun muistialueen osoitteen (tai virhekoodin, jos operaatiota ei voi toteuttaa) aliohjelman tai metodin osoite osoite ohjelmakoodiin
7	Globaali, kaikkialla näkyvä data (2) Globaalit muuttujat ja muut globaalit tietorakenteet sijaitsevat ttk-91 koneen muistissa ohjelmakoodin jälkeen muuttujat tilan varaus viittaaminen
8	Muistitilan käyttö yhdelle ttk-91 ohjelmalle P (6)
9	Esimerkki: ohjelman muistin (osoiteavaruuden) käyttö aliohjelman Subr1 suorituksen aikana
10	Muistissa oleva data (2) Globaali data varataan ohjelman latauksen yhteydessä kaikkialla viitattavissa nimen (osoitteen) avulla Dynaaminen data varataan tarvittaessa keosta suorituksen aikana vapautetaan kun ei enää tarvita viittaus varauksen jälkeen osoitteen avulla Aliohjelmien paikallinen data varataan pinosta kutsuhetkellä vapautetaan rutiinista paluun yhteydessä viittaus aliohjelman sisällä osoitteen avulla
11	Tiedon sijainti suoritusaikana (3) Rekisteri (nopein) kääntäjä päättää milloin muuttujan arvo on rekisterissä Välimuisti (nopea) laitteisto hoitaa automaattisesti joillekin muistialueille Muisti (hidas) kääntäjä/lataaja valitsee sijaintipaikan globaali data ohjelman latauksen yhteydessä vakiot konekäskyssä ohjelma sijoittaa suoritusaikana aliohjelmien paikalliset muuttujat, parametrit käyttöjärjestelmä sijoittaa suoritusaikana dynaaminen data keossa suorituksen aikana Levy, levypalvelin (liian hidas, ei mahdollista) vaatii käyttöjärjestelmän varusohjelmien apua
12	Ohjelmoinnin peruskäsitteet Aritmeettinen lauseke miten tehdä laskutoimitukset? Yksinkertaiset tietorakenteet yksiulotteiset taulukot, tietueet Kontrolli – mistä seuraava käsky? valinta: if-then-else, case toisto: for-silmukka, while-silmukka aliohjelmat, virhetilanteet Monimutkaiset tietorakenteet listat, moniulotteiset taulukot
13	Aritmeettinen lauseke (3)
14	Globaalin taulukon tilan varaus ja käyttö (3)
15	Globaalien tietueiden tilan varaus ja käyttö (3)
16	Kontrolli - valinta konekielellä (2) Ehdoton hyppy JUMP, CALL ja EXIT, SVC ja IRET Hyppy perustuen laiterekisterin arvoon (vrt. 0) JZER, JPOS, ... Hyppy perustuen aikaisemmin asetetun tilarekisterin arvoon COMP JEQU, JGRE, … Ongelma vai etu: ttk-91:ssä kaikki ALU käskyt asettavat tilarekisterin (implisiittinen ”COMP Rj, =0”) ADD, SUB, MUL, DIV, NOT, AND, OR, XOR, SHL, SHR
17	If-then-else -valinta (2)
18	Case lauseke (2)
19	Toistolausekkeet (2) For-step-until -silmukka Do-until -silmukka Do-while -silmukka While-do –silmukka ...
20	For lauseke (4)
21	While-do -lauseke (2)
22	Koodin generointi (7) Kääntäjän viimeinen vaihe voi olla 50% käännösajasta Tavallisen koodin generointi alustukset, lausekkeet, kontrollirakenteet Optimoidun koodin generointi käännös kestää (paljon) kauemmin suoritus tapahtuu (paljon) nopeammin milloin globaalin/paikallisen muuttujan X arvo kannattaa pitää rekisterissä ja milloin ei? missä rekisterissä X:n arvo kannattaa pitää? joskus R1:ssä, joskus R5:ssa?
23	Optimoitu For lauseke (2)
24	Virhetilanteisiin varautuminen (3) Suoritin tarkistaa käskyn suoritusaikana ”automaattinen” integer overflow, divide by zero, ... Generoidut konekäskyt tarkistavat ja explisiittisesti aiheuttavat keskeytyksen tai käyttöjärjestelmän palvelupyynnön tarvittaessa ”manuaalinen” index out of bounds, bad method, bad operand ihan mitä vain haluat testata!
25	Taulukon indeksitarkistus (1)
26	Taulukon alaindeksi ei ala nollasta (3)
27	Moni-ulotteiset taulukot (2) Ohjelmointikieli voi tukea suoraan moni-ulotteisia taulukoita Toteutus konekielitasolla aina (useimmissa arkkitehtuureissa) yksiulotteinen taulukko vain yksi indeksirekisteri konekäskyssä Moniosainen toteutus laske alkion osoite yksi-ulotteisessa taulukossa ja käytä indeksoitua tiedonosoitusmoodia TAI: laske alkion osoite muistissa ja käytä epäsuoraa tiedonosoitusmoodia
28	2-ulotteiset taulukot (6)
29	Moni-ulotteiset taulukot (3) Talletus riveittäin C, Pascal, Java? Talletus sarakkeittain Fortran
30	Linkitetty lista (8)
31	Monimutkaiset tietorakenteet 2-ulotteinen taulukko T, jonka jokainen alkio on tietue, jossa neljä kenttää: pituus ikä viime vuoden palkka kunakin kuukautena viime vuoden töissäolopäivien lukumäärä kunakin kuukautena Talletustapa? Viitteet? Tarkistukset?
32
33	EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer) Ensimmäinen toimiva ”todellinen” tietokone ohjelma ja data samassa muistissa Maurice Wilkes, Cambridge University 1949 256 sanan muisti elohopeasäiliöteknologia 35-bitin sanat
34	EDSAC
35	EDSAC Simulator
36	-- Luennon 3 loppu --