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【 事例演習 6】 　数式インタプリタ 解　説 　　　　“インタプリタの基本的な仕組み ”

【 事例演習 6】 　数式インタプリタ 解　説 　　　　“インタプリタの基本的な仕組み ”. 　特殊問題向き言語. 高水準言語. コンパイラ. インタプリタ. 構文解析＆ 　　　コード生成. 構文解析＆ 　コード生成. 　　　疑似コード 　　　　（ P-Code ）. 　　　疑似コード （ P-Code または Byte-Code ）. コードの最適化 　機械語コード生成. 仮想マシン P-Code | Byte-Code の評価 & 実行. インタプリタとコンパイラの相違. アセンブラ言語. 　　アセンブラ 　機械語コードへ

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【 事例演習 6】 　数式インタプリタ 解　説 　　　　“インタプリタの基本的な仕組み ”

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Presentation Transcript

  1. 【事例演習6】 　数式インタプリタ 解　説 　　　　“インタプリタの基本的な仕組み”

  2. 　特殊問題向き言語 高水準言語 コンパイラ インタプリタ 構文解析＆ 　　　コード生成 構文解析＆ 　コード生成 　　　疑似コード 　　　　（P-Code） 　　　疑似コード （P-CodeまたはByte-Code ） コードの最適化 　機械語コード生成 仮想マシン P-Code | Byte-Code の評価&実行 インタプリタとコンパイラの相違 アセンブラ言語 　　アセンブラ 　機械語コードへ 　直接変換 　　　　機械語 (Intel用,Motorola用,PowerPC用…） 実行 実行 ハードウェア方式 機械語の命令をCPUの論理回路 によって解釈・実行する方式 ファームウェア方式 機械語の命令をマクロ命令と考え，CPU内に格納されたさらに基本的なマイクロコードプログラムによって評価・実行する方式

  3. インタプリタ言語（例えばBASIC,Java等）で組んだインタプリタ言語（例えばBASIC,Java等）で組んだ 　　　　　アプリケーション・プログラム この範囲はCPUに 依存しない 　機能１：コンパイル（構文解析と疑似コードの生成） 入力された文や式が構文規則（シンタックス）にしたがっているかチェックし， 疑似コードを生成する 疑似コード生成 疑似コード P(Pseudo)-Code 　　アプリケーション･プログラムを疑似的なコードや基本的な関数の呼出しに形式に変換したもの 疑似コードの評価・実行 　　機能２：仮想マシン (Virtual Machine) 　　　疑似コードや基本的な関数呼出しをプログラム的に評価・実行する 実行 Cコンパイラ　　（Intel用） Cコンパイラ　（Motorola用） Cコンパイラ　（PowerPC用） 仮想マシンの機能を記述したCプログラムを翻訳した機械語コード (Intel用,Motorola用,PowerPC用…） インタプリタ

  4. Java プログラム Byte-code（疑似コード） JavaにおけるByte-codeの転送と評価・実行 • 　サーバ Java　コンパイラ コンパイルが生成した Byte_code(疑似コード） • Webブラウザ Java仮想マシン （VirtualMachine)

  5. 疑似コードを格納した テーブルp_code_tbl p_code_tbl 疑似コードを解釈し実行する 　構文規則にしたがっているか 　文 / 式をチェックし， 　同時に疑似コードを生成する Parser Evaluator 　（仮想マシンとしての機能） regist_variable 　　変数の登録 get_syllable 　一語の切出し 　命令アドレス 　制御操作 　演算操作 スタック操作 構文規則にしたがっているか解析し疑似コードを 生成するモジュール群 インタプリタの基本的な機能構造図 　　インタプリタ 　　　　本体

  6. Parser 　（構文チェックと 　　　　疑似コード生成の機能）

  7. [ a ] Aで示される番地から値をスタックの先頭に積む命令 ADD 　 スタック上の２つのオペランドに対して加算演算を 　　　　　行い，その結果をスタック先頭に積む命令 ①逆ポーランド表記に置換する ②対応する順序で疑似コードを生成 a b + [ a ][ b ] ADD ADD演算の実行 < b > < a > + < b > <a>aで示される番地からもってきた値 計算式で記述した計算が実行された < a > 擬似コードの生成方法とスタック上での操作との対応 計算式 a + b Parser スタック上でのこのような擬似命令を順に実行すると・・・ Evaluator

  8. [ c ] SUBT [ a ] [ b ] ADD SUBT演算の実行 <a>+<b> - <c> 計算式で記述した計算が実行された a + b- c 対応する順序で疑似コードを生成 Parser スタック上でのこのような擬似命令を順に実行すると・・・ Evaluator < c > < a > + < b >

  9. [ b ][ｃ]MULT 疑似コードを生成 　　　　？ ADD 計算の優先度の高いものを一つのまとまりとして扱うと・・・ MULT演算 ADD演算 < c > < b > * < c > < b > <a> + <b>*<c> < a > 計算式で記述した計算が実行された 計算式 a + b ＊ ｃ [ a ] Parser スタック上でのこのような擬似命令を順に実行すると・・・ Evaluator

  10. 　　　　？ [ a ][ b ]ADD [ｃ]MULT 疑似コードを生成 計算の優先度の高いものを一つのまとまりとして扱うと・・・ ADD演算 MULT演算 < b > < c > (<a>+<b>)*<c> < a > + < b > < a > 計算式で記述した計算が実行された 計算式 （　a + b ）＊ ｃ Parser スタック上でのこのような擬似命令を順に実行すると・・・ Evaluator

  11. 構文規則にしたがっているかの構文チェック，構文規則にしたがっているかの構文チェック， 　　　　　および擬似コードを生成するプログラムの考え方 　　方針 　　計算の優先度が高いものは，一つの“まとまり”として扱い その処理は“まとまり”に任せる 構文チェックと擬似コードの生成　

  12. + - + - 数式とは 　項 　項 ・・・ ＋，－　より優先度の高い演算を含むものは「項」として一つに まとめて扱い，その構文チェックと擬似コード生成は「項」に任せる * / * / 因子 　項とは 因子 ・・・ *，/ より優先度の高い演算を含むものは「因子」として一つに まとめて扱い，その構文チェックと擬似コード生成は「因子」に任せる 数字　 因子とは 変数名 ( 　数式　　） 例えば．．．

  13. + - 　項(term) 式(expression)::= * / 　因子(factor) 項(term)::= 因子（factor）　：：=　　　　　　　 　　　　　　　　　変数名（variable name）　 　　　　　　　　　　　　　　　　定数(constant) ( 　　式(expression) ) 構文チェックの方法 以下の構文図式（syntax Diagram)で示すように記述されているかチェックすればよい

  14. + - 　関数expression ( )::=term ( ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 * / 　関数term( ) ::= factor （ ） 　関数 factor( )::=variable_name （ ）　 constant （ ） ( expression （ )) 再帰呼出し 実は，構文図式は関数呼出しの手順に対応している

  15. ２つterm()が呼出された後に生成 ADD SUBT ２つfactor()が呼出された後に生成 MULT DIVD VALC:　変数のｱﾄﾞﾚｽ CNST:　定数のｱﾄﾞﾚｽ 疑似コード生成の方法 + - 　関数expression ( )::=term ( ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 * / 　関数term( ) ::= factor （ ） 　関数 factor( )::=variable_name （ ）　 constant （ ） ( expression （ ) )

  16. + - 　関数expression ( )::=term ( ) 項を解析する関数term()を呼び出す //※ 関数term()を出るときには，必ず次の字句(1語)をsyllable_buffにもってきている 次の語が演算子“＋”か“－”である間，繰り返す 逆ポーランド表記に置換するために演算子を一旦記憶する 次の一語を取り出しsyllable_buffに格納する 項を解析する関数term（）を呼び出す //※ 関数term（）を出るときには，必ず次の字句（一語）を syllable_buffにもってきている 一旦記憶した演算子を後に置いて疑似コードを生成する 　例えば，関数expression ( )　のプログラム手順 　関数expression ( )

  17. Evaluator （仮想マシンとしての機能）

  18. 疑似コードを評価・実行するスタックマシンとは！！疑似コードを評価・実行するスタックマシンとは！！ ＣＰＵ レジスタ群 レジスタA( rA) レジスタB ( rB) rA, rBとスタック先頭の2語（ Stack[TOS], Stack[TOS-1]）とは ハードウェア的に対応が取られる 主記憶 スタック領域 TOS （Top of Stack：:　ｽﾀｯｸの先頭位置） Offset(基底位置からの乖離) BOS （Base of Stack：:　ｽﾀｯｸの基底位置）

  19. Evaluatorにおける疑似コードの評価・実行手順 【182ページ参照】 p_code_tblのPC（ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ ｶｳﾝﾀ）が指す位置から疑似コードをフェッチする． 　疑似コードを命令部とアドレス部に分解する． 疑似コードの判別 　演算命令群 　分岐命令群 　論理及び関係命令群 　ロード，および索引命令群 　スタック，およびサブルーチン命令群 PCを一つ進める No Yes 終わり PCの終わりか

  20. 質問？

  21. 　　情報処理実験　「数式インタプリタ」 解　説 　　　　　　　“スタック操作の基本”

  22. < a > ＋ <b> < П a > スタックの先頭 （pop後） 2項演算 単項演算 演算の種類によって異なるスタック操作 　　２項演算 (+,-,*,/,剰余%，べき乗＾など） 　　　単項演算 (階乗П,sin,cos,tan等関数など） < b > スタックの先頭 TOS(Top_of_Stack) < a > < a > スタックの先頭

  23. < x >= -54 < a +p1-p2>= -54 < a + p1>=33 -54 疑似コード生成 RCW:戻り位置= PUSH // 変数ｘの確保 NAMC #2:4 // xのｱﾄﾞﾚｽ作成 VALC #1:2// aの値 VALC #2:2// p1の値 ADD VALC #2:3// p2の値 SUBT STOR RETN 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Lex_Levelﾚｼﾞｽﾀ MSCW：関数1の位置 #２ #１ #０ 関数call/return時のスタック操作 サンプルプログラム int a = 12, b =21, c; f ( b, 87 ); : ※[ LL=#1 ] int f (int p1,float p2) { int x; x = a + p1 – p2; return x; } ※[ LL=#2 ] CONST_TBL < p2 >=87 < p1 >=21 12 21 87 < a >=12 0 1 2 3 [ #2: offset=4] < x > < p2 >=87 疑似コード生成 < p1 >=21 関数f(関数No.=1) の疑似コード 7 CSTC 0// 変数a(=12)の確保 CSTC 1 // 変数b(=21)の確保 PUSH // 変数cの確保 MKSW #2: 1// 関数ｆを呼出す VALC #1: 3// bの値を積む CSTC 2// 値87を積む ENTR : 0 1 2 3 4 5 6 7 < c > < b >=21 < a >=12 stack基底 次の疑似ｺｰﾄﾞの実行してゆく

  24. 質問？

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