Introduction à la compilation

Description

-1-INF 554 Luc [e-mail]://www.enseignement.polytechnique.fr/profs/informatique/Luc.Maranget/TLP/-2-A Qu’est-ce que compiler ?B Machine abstraite.C Compilation de PCF.-3-Presque un ordinateurProgrammer l’ENIAC (1946), c’est connecter des caˆbles.-4-Un peu plus tard (Iris 10 010, 1967)Programmer un ordinateur, c’est entrer un programme en m´emoire.-5-Un ordinateurPar d´efinition ou presque (machine de Von Neumann), unordinateur est :◮ Une machine « universelle ».◮ Compos´ee d’une unit´e de controˆle et d’une m´emoire.◮ L’UC lit (et ex´ecute en s´equence) un programme a` partir de lam´emoire.◮ Le programme est une s´equence d’instructions ´el´ementaires :´⊲ Lire/Ecrire une case de m´emoire.⊲ Additionner le contenu de deux cases de m´emoire.⊲ Lire (et ex´ecuter) une instruction qui n’est pas la suivante.⊲ etc.-6-Entrer un programme en m´emoireIl s’agit d’un d´etail technique. Par exemple...Ann´ees 80, « amateur » fauch´e Aujourd’hui, assembleur-7-Et PCF ?Il n’existe pas d’ordinateur qui ex´ecutent les programmes PCFdirectement.Car PCF s’addresse d’abord aux ˆetre humains (sisi).Deux techniques pour ex´ecuter PCF.´◮ Ecrire un interpr´eteur, ce qui repousse le probl`eme (dans quellangage ´ecrire l’interpr´eteur ?).◮ Traduire PCF dans le langage de la machine, c-a-d compiler.-8-Machine abstraiteTraduire PCF vers une vraie machine, c’est trop compliqu´e.Car la vraie machine est un peu trop simple, ...

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• informatique
• ordinateur

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Extrait

-1-

INF

554

Luc

Compilation

Maranget

[e-mail] http://www.enseignement.polytechnique.fr/profs/ informatique/Luc.Maranget/TLP/

-2-

A

B

C

Qu’est-ce

que

compiler

Machine abstraite.

Compilation

de

PCF.

?

-3-

Programmer

Presque

l’ENIAC

(1946),

un

ordinateur

c’est

connecter

des

cables. ˆ

-4-

Un

Programmer

peu

plus

tard

un ordinateur,

c’est

(Iris

entrer

10

010,

1967)

un programme

en memoire. ´

-5-

Un ordinateur

Pard´efinitionoupresque(machinedeVonNeumann),un ordinateur est :

◮Une machine«universelle».

◮´ioosmpConutie´ede´deu’eneetd’unecontrˆol mem re.

◮’LilCUtecus´enett(´eexe)ncueequnemmraogpra partir de la ` m´emoire.

◮seutmaemqeeuen´srogrLeple´seme´iatn:seredncns’iuctronti ´ ⊲acesed´mmeioer.Lire/Ecrireune

⊲.eomrimee´sdsecauxdedenutenocelrennoitiddA

⊲uneiter)´ecuetexri(eLvauie.ntpastassluqnoe’nirtsnitcu

⊲etc.

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Entrerunprogrammeenme´moire

Ils’agitd’unde´tailtechnique.Par

Anne´es

80,

«

amateur

»

fauche´

exemple. . .

Aujourd’hui,

assembleur

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Et PCF ?

Iln’existepasd’ordinateurquiex´ecutentlesprogrammesPCF directement.

CarPCFs’addressed’abordauxeˆtrehumains(sisi).

Deuxtechniquespourexe´cuterPCF.

´ ◮obprlesedae(eml`qec,ruetsuoperiulesnuqcrireuninterpr´eE langage´ecrirel’interpr´eteur?).

◮Traduire PCF dans le langage de la machine, c-a-d compiler.

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Machine abstraite

TraduirePCFversunevraiemachine,c’esttropcomplique´.

Car la vraie machine est un peu trop simple, et il y aura des complications pour les fonctions. ` A la place, nous traduisons vers une machineabstraite . .. Puis.

◮nIetJavaouc(etemmosbaeiartmalainchr´rperetocamlc).

◮Ou traduire le programme de la machine abstraite vers un programme machine.

⊲Tout de suite (commeocamlopt).

⊲l’de´eexticu(onsroLJust In Time compilation, comme Java).

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Poule et œuf

Imaginons que PCF est le seul langageL(informatique) de l’humanite´,quivientd’inventersonpremierordinateurM. Pour pouvoirexe´cuterunprogramme´ecritenL, il faut : ´ ◮Eircrnieuretne´rpruetI, deL, dans le langage deM.

Ensuite. . .

◮cr´eutpeomnceuirruetalipednOLversMenL(plus commode qu’enM).

◮uetarg(rocellipmceˆa`alireoCpmI), ce qui donneC.

◮On peut maintenant jeterI(mais il faut absolument garder l’exe´cutableC).

C’estengroscequis’estpass´e(maisavecFortran.)

L’e´critured’uncompilateurdanssonproprelangageestlebootstrap (atu-omaroc¸gae).

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Pouleetœufdutroisi`ememill´enaire Soit un langage informatiqueLilable(etbootstrpae´s)ru´da`jepmoc une machineM. Je noteL → L Mle source etL → M Mocpm(eudatlbe´uc.eur)ilatexl’ Une nouvelle machineM ′ rrarcmae.h´esivleur

◮Changer le compilateur pour qu’il emette le code deM ′ , soit un nouveau compilateurL L → M ′ ◮Le compiler, on obtient unrpile-comrosscL → M M ′ . ◮lireoCpmL → L M ′ avec le cross-compiler. ◮eipoClrree´ustltaL M → ′ M ′ surM ′ . ` asard,  surM ′ , comp L ′ ecL M ′ ◮A tout h ilerL → M, av→ M ′ , normalement on a atteint un point fixe. SiL → L Mcodeigrriffisdleci.rele,i´eggoirfpastubtse

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Une instruction :

Premiers pas

◮MachineUn (quelques) entier sur 32/64 bits, mais qui peut se repre´sentersymboliquement(assembleur). movl$n%eax

◮Machine abstraiteUn type Caml. typeins=Ldiofint|. . .

L’instruction (diteloadoumove)ratgeanecunstonmmiide´tean enti`eredansunregistre.

Unregistreestunecasedeme´moiredisponible`al’it´rieurde n e l’unite´decontrˆole.

◮Machine :un

◮Machine :un petit nombre de registres, ici%eax,%ebx. . .

◮Machine abstraite :un seul registre dit accumulateur.