Научная статья на тему 'Разработка мобильного мультипрограммного обеспечения на базе СП Pascal-2'

Разработка мобильного мультипрограммного обеспечения на базе СП Pascal-2 Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
129
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Брусиловский Л. И., Михайлов Ю. А.

Рассматривается метод реализации в системе программирования (СП) Pascal-2 сопрограмм, аналогичных введенным в язык программирования Modula-2. Описывается возможность разработки мобильного мультипрограммного обеспечения на базе СП Pascal-2, расширенного средствами сопрограмм.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Разработка мобильного мультипрограммного обеспечения на базе СП Pascal-2»

Л.И. Брусиловский, Ю.А. Михайлов

РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО МУЛЬТИПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НА БАЗЕ СП PASCAL-2

1. Введение

В последнее время все большую популярность завоевывают языки высокого уровня, имеющие средства доступа к "нижнему уровню" и позволяющие создавать сложные пакеты программ, обладающих высокой степенью мобильности. 3 первую очередь это языки ADA [l]/ С[2], Modula-2 [3] и диалекты языка Pascal [4]. Сравнение названных языков программирования со стороны разработки мобильного программного обеспечения (кроме Modula-2) приведено в [5].

Язык Modula-2 часто представляется как "Паскаль без недостатков". В то же время в различных реализациях языка Pascal предприняты попытки устранить

ряд его "узких мест". В первую очередь это касается мобильной СП Pascal-2 [6,7], реализация которой имеется для таких операционных систем, как RT/11 /TSX-Plus/ SHAREpluS, RSX-11M, 1 A S , RSTS/E (линия ЭВМ PDP-11), VMS (линия ЭВМ VAX), MS-DOS/PC-DOS (линия ЭВМ IBM PC/XT/AT), VersaDOS (линия ЭВМ на базе микропроцессоров фирмы Motorola) [6-8].

В СП Pascal-2 введены расширения стандартного языка Pascal, которые не только уравнивают его возможности с Modula-2, но в ряде случаев выгодно его отличают. Это, например:

- возможность передачи в качестве параметров многомерных массивов с переменными границами;

- константы с типом;

- работа с файлами прямого доступа;

- возможность обращения к модулям, написанным на других языках программирования .

Кроме того, компилятор Pascal-2 является оптимизирующим, а в СП Pascal-2 имеются мощные средства интерактивной отладки программ на лексике языка высокого уровня и возможности профилирования выполнения программ. Поэтому СП Pascal-2 является реальным конкурентом СП Modula-2 в области создания больших мобильных пакетов программ 1Э-П].

Тем не менее в СП Pascal-2 нет средств, аналогичных механизму сопрограмм (процессов) в языке Modula-2, с помощью которых легко реализуются такие компоненты операционных систем, как, например, мониторы.

В данной статье предлагаются средства реализации механизма сопрограмм в среде СП Pascal-2.

2. Подпрограммы и сопрограммы

Основное различие между сопрограммами и подпрограммами заключается в том, что выполнение сопрограмм может быть

приостанов лено с сохранением контекста значений локальных переменных, пока процессор занят выполнением некоторой другой работы, а потом возобновлено с точки останова в старом контексте. При вызове подпрограммы ей передается управление на одну из точек входа. Контекст локальных переменных вызывающей подпрограммы сохраняется, а ее выполнение будет возобновлено со следующего за вызовом оператора после полного завершения работы вызванной подпрограммы, причем контекст вызванной сопрограммы не сохраняется. Повторное обращение к вызываемой подпрограмме вновь передаст управление на одну из точек входа в новом контексте.

Наглядно различие между со- и подпрограммами можно увидеть на примере совместной работы двух модулей, обращающихся друг к другу. В случае подпрограмм такие взаимные обращения приводят к бесконечной рекурсии (что, впрочем, может быть предусмотрено алгоритмом). В случае сопрограмм сохраняется последовательное выполнение. Схематически различие между со- и подпрограммами показано на рис. 1 и рис. 2.

вызов С2

Л h

х

J V_

вызов С 1

Модуль С1 Модуль С2

Рис. 1. Бесконечная рекурсия при взаимном вызове двух подпрограмм

вызов С2

вызов С2

/

Ч h

ч /—

—< А

_/

вызов С 1

вызов С 1

Модуль С1 Модуль С2

Рис. 2. Передача управления между сопрограммами

В языке Modula-2 работа с сопрограммами реализуется с помощью двух процедур, определенных в модуле SYSTEM (NewProcess и Transfer), и двух процедур и одной функции, определенных в модуле STORAGE (Allocate, Deallocate, Available). Кроме того, в модуле SYSTEM определяются типы данных Address и Process,

структура которых является системнозависимой .

Преобразование процедуры, не имеющей параметров, в сопрограмму (т.е. в Process) выполняется при вызове процедуры NewProcess, заголовок которой обычно имеет вид:

Procedure NewProcess (Р, ST A DDR, SIZE : Address;

var PROC : Process): external;

3, Реализация сопрограмм в СП PASCAL-2

Наличие в СП Pascal-2 средств раздельной компиляции внешних процедур и функций, связи с ассемблером и ряда средств нижнего уровня позволяет реализовать на Pascal-2 механизм сопрограмм, а возможность включения модулей исходного текста на этапе компиляции (директива ^include) позволяет записать определения необходимых структур данных и заголовков внешних процедур и функций в некоторый файл, который можно рассмат-

ривать как аналог модуля определений в языке Modula-2.

Как уже отмечалось, для реализации работы с сопрограммами в среде Pascal-2 в стиле языка Modula-2 необходимо смоделировать структуру данных Process, процедуры NewProcess, Transfer, Allocate и Deallocate, а также функции Available языка Modula-2.

Аналоги процедур Allocate и Deallocate, а также функции Available имеются в СП Pascal-2 (версии, начиная с 2.1): соответственно это pftinew, dispose и space. Для удобства их целесообразно привести к виду, совпадающему с видом в Modula-2:

Фрагмент 1 •

(»ftnomain») (■»finostacksheck*)

•function p9inew(SIZE : integer) integer; external ; procedure pSdispose (PTR, SIZE : integer); external; ■function space : integer; external;

procedure Allocate <var PTR : integer, SIZE : integer); external;

procedure Deallocate <P, SIZE : integer); external;

function Available : integer; external;

procedure Allocate;

begi n

PTR:=poi new(SIZE)

end;

procedure Deallocate; begi n

pSdispose (P, SIZE)

end;

•function Available; begi n

Aval 1able:=space

end;

В СП Pascal-2 версии 2.0 и ниже процедуры р $ inew и р jj dispose отсутствуют. Тем не менее их можно реализовать самостоятельно, используя пакет PASMAC [6, 7]:

фрагмент 2

.title poinew ■function pOinewiSIZE

tunc par am beg l n l nc bi с mnv jsr

. globi mov endpr

procedure pOdispose <P,

integer) integer; external;

pQinew,PTR,lnteger,check=0 51 ZE,i nteger

SIZF(sp) »1,SIZE(sp) SIZE(sp),-<sp) pc,Sb70 ЙЬ70

(sp)+,PTR(sp)

pr oc

param

par am

save

begi n

mov

l nc

bic

mov

jsr

.globi endpr end.

pOdispose,check=0 P,integer SIZE,lnteger

<rO>

SIZE(sp),rO rO

#1 ,rO

P(sp),—(sp) pc,fib72 ЙЬ72

IZE : integer); external;

Рассмотрим теперь реализацию процедур NewProcess и Transfer. При создании новой сопрограммы вызовом процедуры NewProcess в структуру данных Process необходимо поместить информацию о стартовом адресе соответствующей процедуры (не имеющей параметров), начальном значении стека (значение, возвращаемое процедурой Allocate, плюс размер рабочей области процесса, т.к. вершина стека при его заполнении смещается сверху вниз) и размере рабочей области (который обычно определяется опытным путем). При создании сопроцесса начальное содержи-

мое регистров г0-г5 для него несущественно. Получение адреса загрузки процедуры в СП Pascal-2 рассмотрено в [9] Тем не менее, в последующем значения регистров г0-г5 необходимо сохранять и восстанавливать. В [12] предлагается сохранять регистры в стеке, однако это сопряжено с необходимостью отслеживать в стеке как область сохранения сопрограммы, так и локальные переменные. Поэтому сохранять регистры г0-г5 удобнее в самой структуре данных Process. С учетом вышесказанного приводим алгоритм:

! фрагмент 3 !

(•Qnomaiп*) <*flnostасkshecк*) type

ADDRESS = О..65535;

Process = record

SAVEAREA : array CO..53 o+ ADDRESS;

SP,PC : ADDRESS

end;

procedure NewProcess« P,STADDR, SIZE : ADDRESS;

var PROS: Process ); external;

procedure NewProcess; begi n

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

with PROC do begin

PC:=P; <* стартовый адрес процедуры P *)

SP:=STADDR+SIZE-2 (* вершина стека рабочей области ♦)

end

end;

Компиляция с ключом Д nostacksheck шую проц

необходима для отмены проверки перепол- Transfer

нения стека, поскольку стек сопроцесса можна ли

берется из хипа программы. нием пак

При передаче управления сопрограмме при вход

процедура Transfer должна сохранить со- стека ук

держимое регистров г0-г5, убрать из сте- звавший

ка аргументы вызова процедуры Transfer второй и

и сохранить после этого значение вер- цедуры Т

хушки стека и адрес возврата в вызвав- Transfer

едуру- Реализация процедуры , с учетом вышесказанного, воз-шь на ассемблере с использова-ета PASMAC. Следует учесть, что е в процедуру Transfer вершина азывает на адрес возврата в вы-модуль, а над ней находятся

первый параметры вызова про-ransfer. Реализация процедуры может быть такой:

.titIP Transfer ; patlrv-u-ir? iineiiKM: WRI-: .wore

UlRk 1 : .word ; type

; Process = array CO..?] n-f .nti-ger: ; procedure Transterl vdr SQURC.E, DEST proc Transfer,checfc-O fioram SOURCE , ADDRESS DEST,ADDRESS

фрагмент 4

Process );

p '} r am Ijegi n roov itiov

сохранить в точ

rO,WRK

SOURCE <sp> ,гО SOURCE регистры rO-r5 WRK,(rO>♦

Г',(rO)4 rZ, lr( >»

сохранить текущее знамение rO адрес области сохранения SOURCE

.-».про-.,г 1 '.ПиГ:СР

¡ьэсрй г..

цл умвмги Transfer

б г 1

сохранить правильное значение? стека лля SnilRCF-mov r1,(rO)+

mov (sp),<r0>

mov DEST (rvp) , ru

вогстановить регистры rO-r5

адрес возврата адрес DFST

mov mov mov mov mov mnv mov mov

mov jmp endpr end.

(rO>+,WRK (rO)+,rt <r0)+,r2 (r0)+,r3 (rO)+,r4 IrO)+,r5 (r0) + , sp (rû)+,WRK1

WRK,r0 @WRK I

точка возобновления процесса DEST

восстановить rO возобновить процесг DEST

Проверку правильности реализации механизма сопрограмм можно проверить на контрольном примере из [12]:

const

MEMREQ

= 100;

фрагмент

MAINPR6, PI, Р2 : process; STACK1, STACK1 : integer; I, J : lnteger;

■/.include PROSEC; procedure TEST1; begi n

wr iteln('Первый вход в процедуру TFST1');

Trans-fer (PI ,MAINPRG) ;

J:=7;

wrlteln('Второй вход в процедуру TFST1 '); Trans-fer (Г1 ,MAI MPRCi) ;

writeln( Третий вхпл в процедуру TCST1 '); Transfer(PI,MAINPRG) ;

end;

procedure TEST2; var

X : integer; begin

writeln('Первый вход в процедуру TFST2 ' ); X:=l;

Transfer <P2,MAINPRG);

writelr. ( Второй вход в процедуру TEST?, х = Trans-fer (Р2,MAINPRG) ;

end; begi n

All ocate(STACK1,MEMREQ);

Allocate(STACK2,MEMREQ);

NewProcess(TEST1,STACK1,MEMREQ,PI)

NewProcess(TEST2,STACK2,MEMREQ,P2)

wr l teln ('Trans-fer к TEST1 ' ) ;

J: =5;

Tr ansf er(MAINPRG, MAINPRG);

J ) :

end.

Trans-fer (MAINPRG,PI ) ; Trans-fer (MAINPRG,PI ) ; Trans-fer (MAINPRG,PI ) ; Trans-fer (MAINPRG,PI ) ; Trans-fer (MAINPRG,PI) ;

wrlteln('Назад из TEST 1'); wri tel n ('Trans-fer к TEST2 ' > ; writeln('Назад из TEST2'); writeln('Назад из TEST 1 ); writeln('B ведущей программе')

Файл PROCES.PAS, включаемый во время компиляции, содержит следующие описа-

фрагмент ь

(»ftnostасkshecк*) type

PROCESS = record SAVEAREA SP PC

end;

procedure NewProcess( procedure PROC;

ADR, SIZE : integer; var P : Process ); external;

procedure Iransierl var PI, P2 : Process ); external; procedure Allocatei var P : integer; SIZE : integer ); external;

array CO..53 of integer; i nteger; lnteger;

Если в программах, ис процессы, применяется апп метика с плавающей точкой с набором команд РРР), то димо сохранять аккумулято арифметики. Поскольку это роны, тривиально, а с дру используется не часто, то этих аккумуляторов мы не

пользующих со-аратная ариф-(сопроцессор также необхо-ры плавающей , с одной сто-гой стороны,

сохранение рассматривали,

4, Реализация сопрограмм в СП Рабсаь-!

На малых микроЭВМ типа ДВК до настоящего времени активно используется

СП Pascal-1, которая отличается небольшой потребностью в дисковых ресурсах, хотя и упрощенной реализацией языка Pascal. Практически все вышеуказанные механизмы введения сопрограмм применимы для СП Pascal-1. Так, содержимое файла PR0SEC.PAS остается без изменений. Некоторые изменения должны быть внесены в программные модули, т.к. с СП Pascal-1 регистр г5 используется для указателя на область глобальных переменных и не должен изменяться в процессе работы:

! фрагмент 7 !

(* йе+, йа-, Bt-, йс .title NewProce«« ») type

ADDRESS = O..65535;

Process = record

SAVEAREA : array CO..5] of ADDRESS;

SP,PC : ADDRESS

end;

procedure NewProcessf P,STADDR, SIZE : ADDRESS;

var PROS: Process >; external;

procedure NewProcess; begi n

with PROC do begin

PC:=P; (* стартовый адрес процедуры P *)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

SP:=STADDR+SIZE-2 (* вершина стека рабочей области »>

end

end;

<* йе+, йа-, fit-, йс .title Transfer *)

procedure Transfer( var SOURCE, DEST : Process ); type

Process = array CO..73 of integer; begi n (*йс

mov rO,WRK ; сохранить текущее значение гО

mov SOURCE(sp) ,rO ; адрес области сохранения SOURCE

; сохранить в SOURCE регистры r0-r4 mov WRK,(r0)+

mov г 1, (rO) +

mov r2,(rO)+

mov r3,(rO)+

mov r4,(rO)+

; в вершине стека адрес возврата - запомнить в rl

mov sp , г 1

; убрать из стека SOURCE аргументы Transfer add #6,rl

; сохранить пропит.ное значение? t'rw.'ii дпч ЯП1IRHF

mov г 1,< г О)f

mov < sp) , (г')) , члрес позоратл

mov DES1 < sp) , rO ; адрьч. DEST

; восстановить peiiicipbi r O-i 1

mov (rO)+,WRK

mov irO)+,rl

mov (r0)+,r2

mov ir0> +,r 3

mov (rO>+,rA

mov (rO)+,sp

mov <rO) + ,WRK3 $ ¡очка позобноиленим процесса

i CFST

mov WRK,rO ; иосстановить rO

jmp GWRK1 ; возобновить процесс DEST

; рабочие ячейки: WRK: .word

WRK]: .word *)

end;

<* ве+, Oa-, Ot-, fic .title MEMMAN *) ■function space : integer; external;

function psinewtSIZE : integer) integer; external; procedure psdispose (PTR, SIZE : integer); external; procedure Allocate (var PTR : integer, SIZE : integer); begin

PTR: =ры new iSIZE)

end;

procedure Deallocate (P, SIZE : integer); begin

psdi-spose (p, PI ZD

end;

function Avail'ihli? : integer; begin

Aval i at) 1 e: -- apace

end;

(* Oe+, <3a-, ot. - , .title psinew »)

function psi n!?w (ПТ 7Г: : integer) integer; var

PTR : lnteger; begin (♦dc

inc SIZEtsp)

bic #1,SIZE <sp)

mov SIZE<sp)<sp)

jsr pr,db7o

.glob I r>h 7Cf mov < <*p i + , PTR (sp )

»)

Pf? T NFW: "=P ГП'

end ;

procedure рчИ) «-.p. ip, flTZf : integer);

lieg i ii

\ »Or

■nov SI Zr < =>p > ,r-0

mc г О

tu с fl ,ri)

mov P< sp> , - i sp >

j'.-r pc,ob7"

.globi 0Ь7Г

* i

end.

Литература

1. Язык программирования АДА. ГОСТ 27S3I-SB (ИСО 8652-87J.

2.Керниган Б., Р и т ч и Д., Ф ь ю э р А. Язык программировании СИ. Задачи по языку СИ. f., Финансы и статистика, 19 8 5 .

J. В и р т Н. Программирование на языке Модула-2. М., Мир, 1987.

. В и р т Н., tf е н с е н К. Паскаль: руководство для пользователя. М., Финансы и статистика, 1989-

3. Языки программирования АДА, СИ, ПАСКАЛЬ. Сравнение и оценка (под ред. Днехани Н.). М., Радио и связь, 1989-

6. Pascal-2. Version 2.0 for RT-11, Oregon MiniSoftware Inc., 1961.

7. Pascal-2. Version 2.1 for RSX-11, Oregon MiniSoftware Inc., 1983.

8. S о u t e r J., D a v i e s M. British Standard Time, Pers. Comput. World, 1988, v. 11, N 6.

9. Брусиловский Л.И., Михайлов Ю.А. Организация взаимодействия межъязыковых модулей (Pascal-2 - Fortran-IV) в операционных системах RSX-11M и R Т — 1 1 . - В сб. "Компьютерная оптика", вып. к. М., МЦНТИ, 1989.

10. Брусиловский Л.И., Михайлов Ю.А. Разработка мобильного программного обеспечения для ЭВМ линии PDP-11 и VAX. - В сб. Компьютерная оптика", вып. 7- М., МЦНТИ, 1990.

11. Михайлов Ю.А. Программирование системных вызовов на Pascal-2 в операционных системах РАФОС и ДОС КП (краткое сообщение). Управляющие системы и машины, С 5. 1989.

12. Beer J., R о j а s R. Coroutinen in С und Pascal, mc: Die Mikrocomputer-Zeitschrift, 1987, N 7.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.