Kompilery a procesory

Přibližně před pěti lety došlo na trhu s mikrořadiči k poměrně významné události: obrat z prodejů 32bitových mikrořadičů přesáhl obrat dosahovaný u mikrořadičů osmibitových (PIC, řada 51, Atmel AVR). Nezanedbatelný podíl zde mají jádra ARM Cortex-M0 a Cortex-M0+, jejichž architekturu si dnes popíšeme.

Programovací jazyk Lua je standardně překládán do bajtkódu, který je následně interpretován, podobně jako je tomu u většiny dalších skriptovacích jazyků. Ve skutečnosti však mají vývojáři využívající tento programovací jazyk k dispozici i další možnosti: transpřekladače či JIT překladače.

V programovacím jazyku Lua jsou základním numerickým datovým typem čísla s plovoucí řádovou čárkou s dvojitou přesností (IEEE 754) známé v dalších jazycích pod názvem double. Pokud se s tímto datovým typem ve zdrojových kódech pracuje, musí LuaJIT při překladu vygenerovat příslušné strojové instrukce.

Třetím krokem JIT překladu prováděného LuaJITem je transformace pseudoinstrukcí do nativního kódu mikroprocesoru, na němž je LuaJIT spuštěn. LuaJIT podporuje překlad s využitím instrukčních sad mikroprocesorů Intel i AMD (32 bit, 64 bit), ARM (prozatím 32 bit), MIPS a PowerPC. Touto problematikou se budeme zabývat dnes.

V předchozích dvou článcích jsme se zabývali především způsobem detekce stop (traces) v bajtkódu aplikací naprogramovaných v jazyku Lua. Dnes se budeme zabývat druhým a částečně i třetím krokem, který musí trasovací JIT překladač provést. Jedná se o generování pseudoinstrukcí a následně i vytváření nativního kódu.

V další části seriálu o překladači LuaJIT budeme pokračovat v popisu funkce trasovacího překladače. Minule jsme si ukázali, jak trasovací překladač dokáže detekovat často používané programové smyčky, dnes se podíváme na způsob detekce větví ve smyčkách a detekci funkcí volaných s velkou frekvencí.

V dalším článku o překladači LuaJIT si řekneme základní informace o činnosti trasovacího JITu používaného pro detekci těch částí kódu aplikace, které se budou v runtime překládat do nativního (strojového) kódu. Trasovací JIT tvoří zajímavou a dnes stále populárnější skupinu just-in-time překladačů.

V sedmé části článku o Just in Time překladači LuaJIT dokončíme popis mezijazyka, který v LuaJITu plní funkci bajtkódu. Minule jsme se zmínili o způsobu překladu programových smyček, dnes na toto téma navážeme a popíšeme si způsob překladu smyčky for-each a následně pak práci s uzávěry (closures).

V šesté části článku o Just in Time překladači nazvaném LuaJIT si vysvětlíme, jakým způsobem se překládají programové smyčky typu while, repeat-until i smyčky typu for-each používané jak při procházení běžných polí (s prvky adresovanými s využitím indexů), tak i při procházení všemi prvky asociativních polí.

V páté části článku o Just in Time překladači nazvaném LuaJIT se budeme zabývat způsobem překladu programů pracujících s tabulkami. Ukážeme si způsob tvorby jednorozměrných i dvourozměrných tabulek a taktéž přístup k prvkům tabulek, a to jak s využitím celočíselných indexů, tak i s použitím klíčů.

Čtvrtá část článku o Just in Time překladači nazvaném LuaJIT bude věnována problematice volání funkcí, předávání parametrů do funkcí a taktéž způsobu vracení hodnoty či většího množství hodnot z volaných funkcí. Seznámíme se i s dalšími instrukcemi mezijazyka využívaného LuaJITem.

Ve třetím článku o Just in Time překladači LuaJIT si popíšeme všechny instrukce mezijazyka (IR) implementující podmínky a relační operátory. Jedná se o rozšíření tématu, kterému jsme se věnovali minule, dnes se však budeme zabývat mj. i porovnáním obsahu proměnných s řetězci či se speciálními hodnotami true, false a nil.

Ve druhé části článku o Just in Time překladači LuaJIT si popíšeme způsob překladu aritmetických výrazů do mezijazyka LuaJITu. Kromě toho se taktéž budeme zabývat instrukcemi IR, které slouží pro implementaci podmínek a skoků. Tyto instrukce jsou použity jak při větvení, tak i při překladu programových smyček.

Pro doplnění informací, které jsme si doposud v seriálu o jazyce Java (JVM) uvedli, si v několika článcích popíšeme velmi zajímavý projekt LuaJIT. Již z názvu tohoto projektu je zřejmé, že se jedná o „konkurenční “Just in Time překladač, který je možné použít společně s programovacím jazykem Lua.

Sestavování binárních souborů ze zdrojových kódů může být někdy zdlouhavé. Dnes si představíme nástroj, pomocí kterého lze kompilaci paralelně zpracovávat na více počítačích a tím ušetřit spoustu času. To se může hodit nejen vývojářům, ale i uživatelům distribucí, které nepoužívají binární balíčky.

Dnes se budeme zabývat popisem jednotek pro správu paměti (Memory Management Unit – MMU) implementovaných na některých mikroprocesorech s architekturou ARM. MMU je samozřejmě důležitou součástí těchto procesorů, protože zajišťuje ochranu paměti i využití virtuálního adresního prostoru.

V dnešní části seriálu o architekturách počítačů se budeme opět zabývat popisem mikroprocesorů patřících do rodiny ARM. Zaměříme se na popis SIMD instrukcí, které sice původně nebyly součástí mikroprocesorů ARM, ale postupně začaly být implementovány jako volitelná rozšíření do některých mikroprocesorových jader.