1	Luento 10 Käännös, linkitys ja lataus Käännös Linkitys Dynaaminen linkitys Lataus
2	Lausekielestä suoritukseen (3)
3	Käännösyksikkö (4) Jollain ohjelmointikielellä kuvattu eheä kokonaisuus, joka halutaan aina kääntää yhdessä kaikki yhteen liittyvät aliohjelmat olioperustainen luokka Liian suuri kokonaisuus? turhaa aikaa kääntämiseen joka muutoksen jälkeen Liian pieni kokonaisuus? turhaa aikaa liitoksien suunnitteluun ja toteutukseen muiden moduulien kanssa Käännösyksikön ohjelmointikieli ei ole tärkeä niiden sitominen yhteen tapahtuu objektimoduulien tasolla
4	Assembler-kielinen käännösyksikkö (2) Käännösyksikkö voi olla myös suoraan k.o. koneen symbolisella konekielellä kirjoitettu suoraan käsin kääntäjän generoimana korkean tason kielestä Käännöksen tekee assembler-kääntäjä tavallisen kääntäjän asemesta yleensä osa tavallista kääntäjää
5	Objektimoduuli (2) Konekielinen koodi moduulin sisäiset viitteet paikallaan (lineaarisessa muistiavaruudessa) moduulin ulkopuoliset viitteet merkitty Linkitystä varten: tiedot niiden osoitteiden sijainneista, jotka täytyy päivittää, kun moduulin osoiteavaruus yhdistetään jonkin toisen moduulin osoiteavaruuden kanssa linkityksessä tiedot viittauksista moduulin ulkopuolelle tiedot kohdista, joista tähän moduuliin saa viitata ulkopuolelta symbolitaulu
6	Symbolitaulu Kääntäjä generoi Ylläpidetään linkityksen aikana Joskus ylläpidetään myös latauksen jälkeen virheilmoitusten tekemistä varten ohjelmien kehitysympäristöt ylläpitävät symbolitaulua koko ajan Jätetään pois valmiista ohjelmasta vie turhaa tilaa
7	Lähdekieli vs. konekieli (3) Pascal lauseke: N := I+J; C lauseke: N = I+J Java lauseke: N = I+J;
8	(Assembler) kääntäjän ohjauskäskyt (4) Eivät varsinaista koodia niistä ei tule konekäskyjä Ohjaavat käännöstä
9	Makrot (6) Helpottavat ohjelmointia Usein toistuville koodisarjoille annetaan nimi Þ makro Makroilla voi olla parametreja useimmiten nimiparametreja (call-by-name) Makrot käsitellään ennen kääntämistä eivät kuulu konekieleen makron ”kutsu” (käyttö) korvataan makron rungolla Esimerkkejä swap aliohjelmien prologi ja epilogi itse tehdyt, kääntäjän käyttämät Erot aliohjelmiin
10	Literaalit (5) Vakioita Niin suuria, että eivät mahdu konekäskyn vakio-osaan ... ... tai muuten vain halutaan pitää datan joukossa eikä käskyjen yhteyteen talletettuna Niitä ei saisi muuttaa
11	Literaalit (2) Korkean tason kielissä kaikki isot vakiot ovat literaaleja kääntäjän pitäisi estää literaalien muuttamisen literaalia ei saisi välittää viiteparametrina aliohjelma voisi muuttaa sen arvoa? Myös joissakin assemblerkielissä literaalien implisiittinen (automaattinen) määrittely helpommin luettavaa koodia literaalin 234567 tilanvaraus automaattisesti
12	Assembler käännös (4) 1. vaihe: laske käskyjen tilanvaraukset ttk-91 helppoa, koska kaikki käskyt 4 tavua! generoi symbolitaulu arvot, arvon vaatima tavumäärä uudelleensijoitustiedot (omana tauluna?) generoi tai käytä muita tauluja literaalitaulu (tilanvaraus lopuksi) kääntäjän ohjauskäskytaulu operaatiokooditaulu
13	Assembler käännös (8) 2. vaihe generoi lopullinen objektimoduuli tulosta symbolinen konekielinen listaus generoi taulut linkitystä varten osana objektimoduulia anna virheilmoitukset 3. vaihe koodin optimointi voi olla oikeasti ennen 2. vaihetta tai sen yhteydessä
14	Esimerkki: TTK-91 Assembler käännös, 1. vaihe s DC 0 i DC 1 0: Taas LOAD R1, i 1: MUL R1,R1 2: ADD R1, s 3: STORE R1, s 4: LOAD R1, i 5: ADD R1, =1 6: STORE R1, i 7: COMP R1, =21 8: JLES Taas 9: SVC SP, =HALT
15
16	"s" s DC 0 i DC 1 0: Taas LOAD R1, i 1: MUL R1, R1 2: ADD R1, s 3: STORE R1, s 4: LOAD R1, i 5: ADD R1, =1 6: STORE R1, i 7: COMP R1, =21 8: JLES Taas 9: SVC SP, =HALT 10: 0 ; siis s = 10 11: 1 ; i = 11
17
18	TTK-91 objektimoduuli
19	TTK-91 objektimoduuli Moduulin otsakeosa moduulin nimi linkittäjän tarvitsemia tietoja objektimoduulin osien pituudet käännös päivämäärä kääntäjän nimi ja versio ensimmäisen suoritettavan käskyn osoite ellei aina 0
20	TTK-91 objektimoduuli EXPORT-hakemisto tunnukset, jotka näkyvät (eli niihin voi viitata) muille moduuleille rutiinit, aliohjelmat, (oliot, metodit) yhteiskäyttöinen data tunnuksen osoite (= symbolin arvo) mahdollinen käyttöoikeus R/W/E/RW
21	TTK-91 objektimoduuli IMPORT-hakemisto muissa moduuleissa määritellyt tunnukset, joihin viitataan tässä moduulissa tunnus niiden käskyjen osoitteet, jossa tunnus esiintyy Koodi ja alustettu data alustamattomille muuttujille ei tarvitse varata (vielä) tilaa, mutta ne on otettava huomioon data-alueen koossa
22	TTK-91 objektimoduuli Uudelleensijoitushakemisto niiden käskyjen osoitteet, joiden osoiteosaa on korjattava, kun siirrytään moduulien yhteiseen osoiteavaruuteen esim. kaikki IMPORT hakemiston kautta tehdyt viittaukset? esim. kaikki absoluuttiset muistisoitteet? suoraviivainen lisäys (joka käskyyn) ei toimi, sillä käskyn osoiteosa voi olla vakio, jota ei saa muuttaa erikseen (a) paikalliseen dataan viittaavat ja (b) hyppykäskyt, sillä linkittäessä yhdistetään erikseen data- ja koodialueet
23	Korkean tason kielen käännös (2) Enemmän vaiheita Syntaktisten alkioiden etsintä Syntaksipuun generointi ja jäsennys Lauseiden tunnistaminen syntaksipuun avulla Välikielen (välikoodin) generointi (ei aina) Koodin generointi ei (yleensä) Java-ohjelmille
24	Linkitys Uudelleensijoitusongelma jokaisen objektimoduulin osoitteet alkavat 0:sta tulosmoduulissa kaikki yhdessä lineaarisessa osoiteavaruudessa useimpien moduulien kaikkia osoitteita täytyy muuttaa käskyjen osoitteet datan osoitteet
25	Linkitys esimerkki (4) Neljä moduulia: A, B, C ja D Laske joka moduulille uudelleen- sijoitusvakio (moduulin alkuosoite) Lisää k.o. vakio kunkin moduulin sisäisiin viitteisiin Etsi kaikki moduulien väliset viitteet, ja aseta kyseisten viitteiden osoitteet oikein
26	Muuttujan X viittausten päivitys (3) Miten löytää linkityksen aikana kaikki (moduulin) kohdat, jossa muuttujaan X viitataan? Vastaus 1: taulukko, jossa kaikki kohdat listattu taulukko voi olla hyvin iso kaikille muuttujille tilaa maksimitarpeen verran? Vastaus 2: Muuttujan X viittaukset on linkitetty keskenään linkitetyksi listaksi objektimoduulissa vain linkitetyn listan alkuosoite taulukossa (tarvitaan vain yksi osoite per muuttuja) X:n osoitteen paikalla aluksi linkki seuraavaan käskyyn, missä X:ään viitataan listan voi käyttää vain yhden kerran?
27	Muuttujan X viittaukset linkitettynä listana (1)
28	Staattinen linkitys (5) Tavallinen (staattinen) linkitys vaatii, että kaikki ohjelmakoodissa viitatut moduulit ja kirjastorutiinit on linkitetty ennen suoritusta Ajomoduulista tulee hyvin iso mukana myös paljon moduuleja, joihin ei yhdellä suorituskerralla tule lainkaan viittauksia esim: kääntäjässä koodin optimointikoodi, vaikka koodin optimointia ei suoriteta joka kerta esim: pelissä tasojen 8-22 moduulit, kun aloittelija ei pääse tasoa 3 ylemmäksi vielä kuukausiin
29	Dynaaminen linkitys (3) Jätetään linkityksessä kutsukohdat muihin moduuleihin auki Pienempi ajomoduuli, mutta hitaampi suorittaa Viittaus ”ratkaisemattomaan” (eli ei-linkitettyyn) moduuliin ratkotaan suoritusaikana suoritus keskeytyy ja puuttuva moduuli linkitetään paikalleen (kaikki viittaukset siihen korjataan kuntoon)
30	Windows DLL (4) DLL - Dynamically Linked Library koodia, dataa tai molempia Säästää tilaa myös yhteiskäytön vuoksi Helpompi korjata virheitä ei tarvita uutta käännöstä eikä lähdekielistä koodia! riittää kun DLL vaihdetaan uuteen seuraavassa suorituksessa uusi versio käyttöön Ajomoduuli kootaan kuten tavallinen objektimoduuli DLL moduulit ja DLL viittaukset merkitty erikoislipukkeella (huomioidaan linkityksen yhteydessä)
31	Windows DLL:n linkityksen kaksi tapaa Epäsuora dynaaminen linkitys Suora dynaaminen linkitys DLL:ssä oleva koodi suoritetaan osana kutsuvaa prosessia käyttäen sen omaa aktivointitietuepinoa
32	DLL:n epäsuora dynaaminen linkitys Kaikki viitatut moduulit ladataan (lataus aloitetaan) virtuaalimuistiin ja niihin viitataan staattisesti linkitetyn pienemmän liitospalikan (import library) avulla
33	DLL:n suora dynaaminen linkitys Koodiin generoidaan suoraan viitepaikalle käskyt, joiden avulla linkitys tapahtuu tarvittaessa DLL ladataan vain jos siihen tulee viittaus hidas, koska lataaminen alkaa vasta ensimmäisen viittauksen yhteydessä
34	Nimien sidonta (2) Milloin symbolin L suoritusaikainen muistiosoite tai muu lopullinen arvo sidotaan (lasketaan valmiiksi)? ohjelman kirjoitusaikana? käännösaikana? linkityksessä? latauksessa? kantarekisterin asetuksen aikana? osoitteen sisältämän konekäskyn suoritusaikana? Jos muuttujan sijaintipaikkaa siirretään sitomisen jälkeen, mennään metsään …
35	Sijainnista riippumaton koodi (3) Jos koodi siirretään toiseen paikkaan, niin mitään osoitetta ei tarvitse päivittää Kaikki muistiviittaukset ovat absoluuttisia (esim. keskeytys käsittelijän osoite), suhteessa PC:hen, tai pinossa Siellä ei ole viittauksia mihinkään koodiin tai tietorakenteeseen suorien (fyysisten) muistiosoitteiden avulla (tähän koodisegmenttiin)
36	Lataus (4) Ajomoduulista luodaan suorituskelpoinen prosessi (rakennetaan PCB ja sen viitteet kuntoon) Prosessin koodialueet (tai ainakin sen pääohjelma) ja tarvittava data-alue ladataan muistiin, prosessi siirretään ready (Ready-to-Run) jonoon Sitten kun prosessi saa suoritusvuoron suorittimella, MMU ja laiterekisterit ladataan PCB:n avulla tämän prosessin tiedoilla virtuaalimuistia käytettäessä joidenkin nimien sidonta tehdään viime hetkellä (konekäskyn suoritusaikana) MMU:n avulla
37	-- Luennon 10 loppu --