Аппаратная интерпретация основных механизмов работы с данными структурированного типа языков программирования высокого уровня

• Автор: Разумовский, Геннадий Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 232 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ДАНШХ

В ЭШ II

1.1. Введение. II

1.2. Анализ использования структурированных данных при решении задач на ЭШ .

1.3. Типы и структуры данных в современных языках программирования

1.4. Аппаратные средства в ЭШ для поддержки механизмов работы с данными структурированного типа
1.5. Выводы

2. МОДЕЛЬ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ДАННЫХ, ОРИЕНТИРОВАННАЯ НА АППАРАТНУЮ РЕАЛИЗАЦИЮ.

2.1. Введение

2.2. Построение описаний для широких классов структурированных данных .
2.3. Базовые операции с данными структурированного типа
2.4. Выводы
3. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭШ С АППАРАТНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИЕЙ БАЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ НАД ДАННЫМИ
СТРУКТУРИРОВАННОГО ТИПА
3.1. Введение.
3.2. Внутреннее представление структурированных данных в вычислительной системе
3
3.3. Система и структура команд, реализующих базовые операции с данными структурированного типа.
3.4. Взаимодействие процессора структур данных
с компонентами вычислительной системы. .
3.5. Выводы.
4. ВНУТРЕННЯЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОРА СТРУКТУР
ДАННЫХ И АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ БАЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ
4.1. Введение.
4.2. Организация управляющих блоков структурированных данных в памяти ПСД
4.3. Структура ПСД
4.4. Эффективность аппаратной реализации операций, локализующих компоненты структурированных данных
4.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Рассмотренные выше структурные типы данных носят логический (абстрактный) характер, не зависящий от способа их представления в памяти ЭВМ. В целях повышения эффективности работы с данными структурированного типа в некоторых языках программирования введены средства, позволяющие управлять их представлением в основной памяти ЭВМ. Так, в языке ПЛ/1 имеется возможность для массивов и структур задать атрибуты упаковки и выравнивания. Первый атрибут означает, что между компонентами массива или структуры не должно быть неиспользованных областей памяти, второй атрибут означает, что каждый элемент массива или структуры должен записываться, начиная с определенного места памяти. В языке Ада наряду с атрибутами выравнивания и упаковки, программист может управлять длиной компонентов и порядком их следования в записи. Структуры данных, объявленные в программе, служат для хранения значений, которые могут меняться в процессе выполнения программы. В таких подготовительных действиях можно выделить пять групп основных операций. Некоторые операции или отдельные их части могут быть выполнены на этапе трансляции, другие - во время выполнения программы. Первая группа операций связана с созданием машинного представления для структурной переменной, которое в общем случае состоит из двух частей. В одной части хранятся характеристики структурной переменной, в другой ее значения. Выделение памяти для первой части машинного представления, полное или частичное ее заполнение, как правило, осуществляется транслятором по описанию типа структурной переменной, заданному в программе. Выделение памяти для значений может выполняться как во время трансляции, так и в процессе решения: при входе в блок, в процедуру, или с помощью специальных операторов. После создания машинного представления можно применять вторую группу операций, направленных на локализацию компонента структурной переменной. Форма операции в большей степени зависит от типа структуры данных, к которым осуществляется обращение. Она реализует адресную функцию, задающую соответствие между адресами памяти и компонентами структурной переменной. После выполнения операции локализации компонент становится доступным для последующей обработки. Если имя компонента известно при трансляции (как, например, в записи) и все компоненты структуры имеют фиксированный размер, то относительное положение компонента в структуре может быть вычислено в процессе трансляции. Третья группа операций применяется к структурам данных с изменяющимся числом компонент. При выполнении этой группы операций должно быть указано место включения нового компонента и выделена память для хранения его значения. Между новым и старыми компонентами структуры устанавливается связь таким образом, чтобы сохранился логический порядок, присущий данной структуре. В процессе выполнения программы некоторые структуры данных могут изменяться. Для анализа динамических характеристик таких структур используется четвертая группа операций. Она включает в себя операции, определяющие число компонентов в структуре, ее границы, тип компонента и другие. Последняя группа операций направлена на удаление компонентов и их значений из структуры данных. Эта группа операций делает недоступным один или все компоненты структуры для дальнейшей обработки, их значения теряются. Удаление одного компонента не должно приводить к нарушению логического порядка в структуре. Освобожденная память может быть использована для хранения других значений, в этом случае она должна включаться в список свободного пространства структуры или всей программы, либо она становится недоступной для повторного использования. Число команд, сгенерированных транслятором для реализации рассмотренных выше групп операций, будет зависеть от внутреннего языка машины. Чем он менее приспособлен к работе со сложными структурами данных, тем больше команд требуется для выполнения операции. Например, для локализации компонента одномерного массива с проверкой границ индекса требуется в системе ЕС ЭВМ выполнить II команд, в то время как в машине "Эльбрус”, где определено такое понятие, ту же операцию на машинном языке можно выполнить за 3 команды.