Этапы обработки программы на компьютере

 

текст маш.код отн.адреса абс.адреса

ИМ ОМ ЗМ память

 

результаты

периферия

 

Терминология

Исходные модули (ИМ) – тексты программы на алгоритмическом языке.

Объектные модули (ОМ) – оттранслированные тексты программы на машинном языке в относительных адресах.

Загрузочный модуль (ЗМ) – единая готовая к выполнению программа, по-прежнему, в относительных адресах.

Рассмотрим более подробно каждый этап.

Трансляция

В целях снижения уровня сложности разработки большинство программ разбивается на отдельные части, выполняющие одну или более функций. Эти части называют модулями. Каждый модуль может транслироваться отдельно, независимо от других модулей программы. Это позволяет выполнять процесс разработки поэтапно. Модуль до трансляции называют исходным, после трансляции – объектным. Каждый модуль может состоять из одной или более процедур. В любой программе существует процедура, в которой начинается выполнение и в которой в большинстве случаев работа программы заканчивается. Такую процедуру называют главной ( main ).

Замечание. В современных визуальных средах разработки в качестве главной может применяться специальный объект – форма.

Каждая процедура может передавать данные в другую процедуру и получать обратно результаты ее работы. Совокупность процедур и связей между ними составляют структуру программы. Вариант возможной структуры программы показан на рисунке.

На этапе трансляции выполняется синтаксический анализ текстов исходных модулей, т.е. проверка их соответствия правилам языка. Обычно перехода к следующему этапу обработки программы не происходит, пока не будут исправлены все синтаксические ошибки. Следует заметить, что при этом анализе редко выявляются все нарушения правил языка.

Для обозначения объектов программы на алгоритмическом языке используется понятие имя.

Пример. Возможные имена.

x matrix Height Copy1 Sum

Во время трансляции происходит распределение памяти, т.е. процесс выделения каждому именованному объекту программы области памяти необходимого размера. Выделенная область памяти характеризуется начальным адресом расположения объекта. Поэтому распределение памяти – это процесс установления взаимно однозначного соответствия между именем в исходном модуле и адресом в объектном модуле. Схематически это можно изобразить так.

Поскольку после трансляции программа представляет собой совокупность нескольких объектных модулей, то в качестве адреса объекта выступает смещение относительно начала модуля, в котором встречается его имя. Такие адреса называют относительными.

Наиболее распространенными языками программирования являются: FORTRAN ( Formula Translator – переводчик формул), PL/1 ( Programming Language/1 – язык программирования 1), C и C++, Pascal, BASIC ( Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code – универсальный язык символического кодирования для начинающих).

Редактирование связей (компоновка)

На этом этапе основным является установление связей между всеми объектными модулями оттранслированной программы и объединение их в единый загрузочный модуль. Каждая среда разработки IDE включает несколько библиотек, содержащих процедуры для выполнения типовых операций, хранящихся в виде объектных модулей. Примерами таких процедур являются различные математические функции, функции работы с датами и т.п. Необходимые библиотечные процедуры также подключаются к загрузочному модулю на этапе компоновки.

После завершения этапа адреса объектов представляют собой смещения относительно начала единого загрузочного модуля, т.е. являются, по-прежнему, относительными.

Загрузка

Процесс загрузки программы был описан выше, поэтому отметим лишь основные функции данного этапа:

- определение и выделение необходимой памяти под программу и данные;

- загрузка программы в выделенную область с формированием абсолютных адресов; абсолютные адреса получаются суммированием относительных адресов загрузочного модуля с начальным адресом выделенной области;

- передача управления первой инструкции главной процедуры.

Выполнение

По сути содержание этого этапа заключается во вводе исходных данных, выполнении инструкций программы и выводе результатов на некоторый внешний носитель. Во время выполнения могут выявлены ошибки реализации типа деления на 0 или извлечения корня квадратного из отрицательного числа.