Introducción a la máquina Q

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

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
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¡
¡
¡
¡
Arquitectura (1/2)
8 registros enteros (32 bits): R0
¡R7
4 registros coma flotante (64 bits): RR0
¡RR3
Memoria de datos
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
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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
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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);
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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
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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”);
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Programas en Q
Forma general de un programa en Q:
BEGIN
instrucciones
...
END
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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

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

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

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
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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
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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
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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
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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)
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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
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