Introducción a la máquina Q. ( versión 3.7 )

Transcripción

1 Introducción a la máquina Q ( versión 3.7 ) Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.1

2 Objetivos de diseño Máquina didáctica inspirada en cuádruplas Simple, similar a una máquina RISC pocos registros pocas operaciones, simples y ortogonales Cómoda como código objeto a generar por el compilador intérprete-depurador IQ posibilidad de usar con VDE directamente compilable: subconjunto de C alta transportabilidad del código Q Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.2

3 Arquitectura (1/2) 8 registros enteros (32 bits): R0 R7 4 registros coma flotante (64 bits): RR0 Memoria de datos RR3 bytes en big endian (preferiblemente alineados) direcciones de 32 bits pila (zona estática en su base) R7 señala al último byte ocupado de la pila pila crece (al acceder a ella) hacia direcciones menores heap, para asignación dinámica Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.3

4 Arquitectura (2/2) Tipos de datos entero-32 sin signo (P) char/byte sin signo (U) entero-16 (S) y entero-32 (I) coma flotante-32 (F) y 64 (D) Memoria de código separada de la de datos sólo se puede saltar a instrucciones con etiqueta Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.4

5 Instrucciones Q (1/2) Hemos de leerlas como instrucciones C (que son :) únicamente: cálculo, lectura/escritura memoria y salto siempre terminadas en punto y coma pueden llevar etiqueta(s) R0=-R1; L 11: R3=R0*-2; U(R7)= a ; R3=I(R7+12); IF(R3>0) GT(11); GT(R5); Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.5

6 Instrucciones Q (2/2) Operaciones: operadores binarios y unarios C no asignativos (++, +=,..) Operandos: tipos C en registros y cantidades reales y enteros (incl. char), signo opcional Las de acceso a memoria llevan cálculo en dirección Las de salto llevan cálclo en el IF opcional TODAS LAS DEMÁS COMBINACIONES NO SON VÁLIDAS EN Q! Truco: usar IQ para comprobar si instrucción es Q o no Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.6

7 Declaraciones en Q Permiten definir estáticamente (antes de ejecución) zonas de memoria y datos en ella. Ocupan desde Z-1 hacia 0 (por defecto Z=0x12000) MEM(0x11ff0,8); FIL(0x11f00,50,0xff); DAT(0x11ef8,U, a ); STR(0x11ee0, una ristra ); Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.7

8 Programas en Q Forma general de un programa en Q: BEGIN instrucciones... END Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.8

9 Programas en Q Forma general de un programa en Q: BEGIN instrucciones STAT(0) declaraciones... END Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.8

10 Programas en Q Forma general de un programa en Q: BEGIN instrucciones STAT(0) declaraciones CODE(0) instrucciones... END Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.8

11 Programas en Q Forma general de un programa en Q: BEGIN instrucciones STAT(0) declaraciones CODE(0) instrucciones STAT(1) declaraciones... END Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.8

12 Compilación de un programa en Q Normalmente mejor interpretar con IQ: mensajes de error mucho mejores! Para compilar: gcc nombre.q.c Qlib.c Es necesario encabezamiento #include Q.h IQ, por compatibilidad, espera tal encabezamiento Antes de compilar (o interpretar) interviene cpp, lo que permite usar macros, includes y comentarios tipo C. Por consiguiente, los verdaderos comentarios en Q tienen la forma: #comentario Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.9

13 Carga y ejecución 1. Carga: se procesan todas las declaraciones por su orden 2. Se inicializa R7 alineado justo debajo zona estática 3. Comienza la ejecución de instrucciones desde L 0: GT(-1) breakpoint al interpretar GT(-2) termina ejecución Otras etiquetas negativas: Qlib Si se accede fuera de memoria asignada (p.e. debajo de R7) normalmente aborta Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.10

14 Ficheros Disponibles en serdis/ ii-pl Qman.txt definición, instalación, leer detenidamente! Q.h macros que definen Q Qlib.h declaraciones macros opcionales Qlib.c biblioteca funciones (ampliable) IQ.o intérprete ya compilado (para instalar) ejemplos/ algunos programas en Q Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.11

15 Biblioteca Qlib Funciones de biblioteca en C llamables desde Q Facilidad para acceder desde C a registros y memoria Q atención: ristras Q en orden inverso vistas desde C Incialmente printf y malloc simples El paso de parámetros no tiene por qué coincidir con el generado por el compilador para las funciones que compila! Reinstalar IQ al modificar Qlib Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.12

16 Máquina virtual Q Instalación: gcc IQ.o Qlib.c -o IQ Ejecución: IQ nombre.q.c Depuración: IQ nombre.q.c -g Comandos: Ayuda (h) Visualización registros, memoria, programa y estado Carga, ejecución, paso a paso, breakpoints Ejecución interactiva de instrucción Q Posibilidad de usar con VDE (visualización gráfica pila y punteros) Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.13

17 Implementación de una QVM Q definido en Qman.txt Estructuras internas de datos, registros y código Trabajar con resultado de cpp Procesar primero declaraciones, y luego sólo instrucciones Si el lenguaje de implementación no permite ciertas operaciones, crear funciones externas para ello Introducción a la máquina Q 3.7 (0.1) c 2006 José Fortes Gálvez p.14