Dynamische Adaption in heterogenen verteilten eingebetteten ...

2 Grundlagen und Techniken
zwei statt vier Byte codiert. Eine ähnliche Möglichkeit bietet der TriCore-Mikrocontroller an. Hier gibt
es neben den normalen 32-bit-Befehlen spezielle 16-bit-Versionen der häufig genutzten Befehle, um
kleineren Code zu erzeugen [Inf05].
Um die Größe der Befehle zu reduzieren, ist oft die Größe der Operanden eingeschränkt sowie die
Operationen auf bestimmte Register begrenzt. Trotz dieser Einschränkungen ist der resultierende Code
oft kleiner als bei Verwendung der normalen Befehle. Besonders bei Mikrocontrollern mit sehr wenig
Speicher wirkt sich die Einschränkung der Operandengröße weniger stark aus, da auch mit verkürzten
Operanden ein größerer Teil des Adressraums ansprechbar ist.
Die Ausführung der 16-bit-Befehle benötigt in der Regel genauso viele Taktzyklen wie die entsprechenden
32-bit-Befehle. Die kompaktere Darstellung des Codes kann sich allerdings positiv auf die
Nutzung des Instruktionscaches auswirken. Bei einigen ARM-Prozessoren wird jedoch darauf hingewiesen
[ARM06], dass die kompaktere Codierung der Sprungbefehle zu einer leichten Verschlechterung
der Sprungvorhersage (branch prediction) führen kann.
2.1.1.2 Zwischencode
Unabhängig vom tatsächlich eingesetzten Prozessor, kann man eine Anwendung auch in einem Zwischencode
beschreiben, der eine besonders kompakte Darstellung erlaubt. Dem Zwischencode liegt
oft eine virtuelle Maschine zugrunde. Zur Ausführung muss der Code interpretiert werden. Es gibt
zahlreiche Beispiele, zu den grundlegenden Arbeiten zählt der bei Pascal eingesetzte P-Code [Bar81]
und die Experimental Machine (EM-1) [Tan78].
Die kompakte Darstellung wird oft dadurch erreicht, indem man auf ein stackbasiertes Maschinenmodell
setzt, wodurch die explizite Angabe der Operanden entfällt. Wird der Code und der Interpreter
für einen speziellen Einsatzzweck entworfen, so können außerdem die Befehle genau angepasst werden,
wodurch einzelne Befehle relativ mächtig sind.
Der Nachteil dabei ist allerdings, dass die Verwendung eines Interpreters zusätzlichen Speicherplatz
benötigt. Außerdem ist die Ausführungsgeschwindigkeit, im Vergleich zu einer direkten Ausführung
des nativen Binärcodes, in der Regel langsamer, da das Programm verarbeitet und umgesetzt werden
muss.
2.1.1.3 Codeerzeugung
Beim Übersetzen eines Programms aus einer höheren Sprache in Maschinencode können verschiedene
Optimierungen eingesetzt werden, um die Größe des erzeugten Codes zu beeinflussen [Muc97].
Eine Möglichkeit ist, Code zu eliminieren, der nicht verwendet wird oder keine Auswirkung auf
das Ergebnis des Programms hat. Allerdings lässt sich unerreichbarer Code nicht immer zuverlässig
identifizieren, vor allem wenn die Erreichbarkeit von externen Daten oder Ereignissen abhängt. Manche
unnötige Anweisungen können jedoch während des Übersetzungsvorganges anhand eines Kontroll- und
Datenflussgraphen erkannt und eliminiert werden. Beispielsweise kann die Zuweisung eines Wertes zu
einer Variablen entfernt werden, wenn sie später nicht mehr ausgelesen wird.
Neben der Entfernung von unbenötigten Programmteilen hat der Compiler häufig mehrere Möglichkeiten
eine Folge von Anweisungen einer höheren Sprache in Maschinensprache umzuwandeln. Dabei
unterscheiden sich die Möglichkeiten oft in der Größe des resultierenden Codes und in der geschätzten
Ausführungsgeschwindigkeit.
Ein Beispiel hierfür ist die Identifikation von doppeltem Code. Es gibt verschiedene Situationen, in
denen Code doppelt erzeugt wird. So ist beispielsweise das Ende einer Funktion oft ähnlich oder gleich.
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