CC BY
47
Л.И. Брусиловский, Ю.А. Михайлов
РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ЭВМ ЛИНИЙ PDP-11 И VAX
1. Общие положения
Наличие разнородных архитектур ЭВМ, разнообразных операционных систем даже для ЭВМ одной архитектуры и многочисленных языков программирования даже в рамках одной операционной системы породили острейшую проблему разработки мобильного программного обеспечения (ПО), т.е. такого, которое при минимальных затратах на модификацию (либо вообще без таковой) могло бы эксплуатироваться на ЭВМ с различной архитектурой, либо, по крайней мере, на одной и той же ЭВМ, но в различных операционных системах.
В настоящее время существуют два основных метода решения данной проблемы: разработка мобильных операционных систем (ОС) и создание универсальных языков программирования, имеющих средства выхода на "нижний" (аппаратный) уровень.
В первом случае программное обеспечение разрабатывается в рамках стандартизованных ОС, например, UNIX, СР/М, MS-DOS и т.д. При таком подходе предполагается, что разрабатываемые программы будут переносимы за счет идентичной реализации системных вызовов в этих ОС на ЭВМ различной архитектуры. В то же время здесь имеются по меньшей мере два препятствия для разработки мобильного ПО.
Во-первых, разрабатываемое программное обеспечение, как правило, будет зависеть от разрядности процессора и объема адресуемой физической памяти: ПО, разрабатываемое для 32-разрядных машин, скорее всего не будет работать на 16-разрядных даже в рамках одной и той же ОС (например, UNIX). Попытка использовать ПО для 16-разрядных машин на 32-разрядных приведет к резкому снижению эффективности использования аппаратуры 32-разрядной ЭВМ. Во-вторых, программы, написанные в рамках унифицированных ОС, как правило, не могут использовать характерные аппаратные достоинства конкретного типа процессора, в силу чего либо сужается круг задач, решаемых с помощью унифицированных ОС, либо возникает целое семейство подобных операционных систем, учитывающих специфику конкретных аппаратных решений, однако, за счет определенной потери мобильности. Например, существует целое семейство UNIX-подобных ОС: AI X, ULTRIX, PHOENIX, XENIX, VENIX, OS/9 и т.д.
Второе направление разработки мобильного программного обеспечения представлено универсальными языками программирования высокого уровня, одинаково реализуемыми во всех операционных системах и имеющими идентичный программный интерфейс для связи со всеми операционными системами. В первую очередь это языки ADA, Modula-2, С и мобильная расширенная версия языка Pascal - Pascal-2.
Мобильность программ на языке ADA [Э,2] обусловлена жестко регламентированными требованиями к реализации и составу системы программирования. Не допускаются подмножества и расширения языка ADA относительно стандартного. Стандарт языка ADA не только специфицирует программный интерфейс с "нижним" уровнем (пакеты), но и состав системы программирования (СП) (отладчики, редакторы, библиотекари и т.д.). Программист, разрабатывающий прикладные программы на языке ADA, практически "не видит" подстилающей ОС и не испытывает необходимости в обращении к утилитам данной ОС.
Несмотря на очевидные достоинства языка ADA, разработка ПО на этом языке сдерживается рядом технических причин: компиляторы с языка ADA реализованы не для всех ЭВМ, они громоздки, не являются оптимизирующими и т.д. [3] . Но со временем язык ADA, безусловно, займет доминирующее положение в области разработки мобильного программного обеспечения.
По сравнению с языком ADA язык программирования Modula-2 [4] проще. Хотя он и включает в себя аналоги основных конструкций языка ADA, тем не менее имеет и ряд существенных недостатков, а именно:
- единичная точность плавающей арифметики (хотя в языке и не специфицируется точность представления);
- отсутствие встроенных средств работы со строковыми данными;
- возможность передачи в качестве параметров с изменяемыми верхними границами только одномерных массивов;
- отсутствие механизма работы с массивами, границы индексов у которых являются арифметическими выражениями;
- невозможность задания структурированных констант (например, массива констант) .
С другой стороны, хотя СП Modula-2 имеются практически для всех классов ЭВМ, включая 8-разрядные, язык Modula-2, в отличие от языка ADA, не стандартизован и соответствующая библиотека программных интерфейсов не только не унифицирована, но и не специфицирована [5.6]. Тем не менее, язык Modula-2 является хорошей альтернативой языку ADA во многих приложениях. Разработка мобильного ПО на языке Modula-2 в настоящее время сдерживается, главным образом, отсутствием стандарта как на язык, так и на систему программирования в целом [7].
Язык программирования С [8,9] занимает особое место в ряду языков для разработки мобильного программного обеспечения. В языке специфицирован лишь минимум средств для написания программ, в силу чего он достаточно прост, и реализация компилятора с языка С не представляет проблем. В языке С определены лишь стандартные типы данных и правила построения из них агрегатов (массивов и структур), а также операции над ними. Все остальные средства реализуются посредством вызова функций, оформленных в библиотеки. В качестве стандарта обычно берется состав СП С для операционной системы UNIX. Идентичность имен функций, правила их вызова и реализуемых имен действий как раз и обеспечивает мобильность ПО, разрабатываемого на языке С. С этой точки зрения решение проблемы разработки мобильного ПО на языке С не отличается от ее решения на любом другом языке программирования: необходимо иметь соответствующие компиляторы во всех ОС, для которых предназначено разрабатываемое ПО, и унифицированные библиотеки программных интерфейсов со средствами "нижнего" уровня.
Отношение языка С и его вариантов (например, С++) к языкам типа Pascal (Pascal-2, Modula-2, ADA) подобно отношению ассемблера к языку FORTRAN. При наличии адекватных систем программирования на целевой ЗВМ нет такой задачи, которую можно было бы реализовать на языке типа Pascal, и нельзя было бы реализовать на языке С, и наоборот. Однако соображения технологии программирования (программотехники) представляют языки семейства Pascal более привлекательными. Например, при программировании на языке С гораздо легче написать ненадежное программное обеспечение с большим числом скрытых ошибок. Это обусловлено тем, что в языке С отсутствуют средства полного семантического контроля в пределах раздельно компилируемых единиц, а также средства поддержки коллективной разработки больших программных продуктов: пакеты или модули, имеющиеся в языках ADA и Modula-2. Синтаксис языка С настолько своеобразен, а программы на С настолько трудночитаемы, что проблематично разобраться не только в "чужой", но и модифицировать собственную программу. Идеология программирования на языке С нацеливает программиста скорее на "трюкачество", чем на разработку надежного мобильного ПО. Ряд дополнительных серьезных недостатков языка С отмечен в [10,11].
Для ЭВМ класса PDP-11, VAX и IBM PC в настоящее время имеется СП Pascal-2 [12-14], обеспечивающая стандарт ISO языка [15] и являющаяся мобильной между всеми операционными системами вышеуказанных ЭВМ [13]. Эта система программирования включает оптимизирующий компилятор, допускающий ряд расширений языка относительно стандарта (например, раздельную компиляцию модулей, средства "нижнего" уровня), символьный отладчик (уровня операторов исходного текста) и ряд утилит, включая пакет поддержки программирования на ассемблере. Входной язык СП Pascal-2 по своим возможностям практически адекватен возможностям языка Modula-2, за исключением средств мультипрограммирования. Входной язык Pascal-2 одинаков во всех операционных системах ЭВМ класса PDP-11, VAX и IBM PC.
Для обеспечения мобильности ПО, разработанного на языке Pascal-2, можно создать библиотеку программных интерфейсов, обращение к которой следует унифицировать для операционных систем RT-11, TSX-Plus, SHARE Plus, RSX-11M, RSTS/E, P/OS, VMS и MS-DOS. В качестве основы для построения такой библиотеки можно ■ зять приложения к составу и функциям библиотеки для Modula-2 [5,б] . С другой стороны, аналогичные средства введены в СП Turbo-Pascal [1б] в качестве расширения языка Pascal. Наличие большого числа программ, разработанных в рамках СП Turbo-Pascal делает целесообразным создание библиотеки модулей для СП Pascal-2,
реализующих эти расширения стандарта языка, что может облегчить перенос программ между СП Pascal-2 и СП Turbo-Pascal. Рассматриваемый ниже подход к разработке примитивов "нижнего" уровня можно использовать и для разработки аналогичного программного интерфейса для языка Modula-2.
Кратко упомянем такую проблему как перепрограммирование, т.е. перепись программ с одного языка на другой по мере появления новых универсальных языков программирования. Частично данная проблема может решаться введением в новые языки встроенных средств связи с другими языками программирования. Так, в языке ADA - это прагма INTERFACE, в ряде реализаций языка С - это служебные слова FORTRAN и ASM, в СП Pascal-2 - директива NONPASCAL. Следует отметить, что аналогичного механизма в языке Modula-2 нет, и это может послужить серьезной причиной отказа от него при разработке прикладного ПО, например, в случае необходимости использовать существующие пакеты, допускающие вызовы через некоторые входные точки и написанные на языке, отличном от Modula-2.
2. Реализация программного интерфейса
Расширение языка Pascal в СП Turbo-Pascal можно разбить на три группы, реализующие основные функции программного интерфейса с "нижним" уровнем:
- средства управления памятью;
- средства работы со строками;
- средства управления видеотерминалом.
Две первые группы легко реализуются в рамках самой СП Pascal-2 и являются не зависящими от подстилающей операционной системы. Расширения третьей группы зависят от операционной системы, под управлением которой выполняется программа на Pascal-2. Поэтому, они должны быть реализованы отдельно для каждой операционной системы. Рассматриваемые ниже реализации модулей интерфейса ориентированы на версию СП Pascal-2 v2.1. Там, где отличие между версиями 2.1 и 2.0 принципиальны, будет сделана соответствующая оговорка.
2.1. РАБОТА С ТЕРМИНАЛОМ
Средства управления видеотерминалом в СП Turbo-Pascal включает:
- получение одиночного символа с клавиатуры;
- позиционирование курсора;
- управление экраном.
Ввод одиночного символа с клавиатуры без эхосопровождения и буферизации в СП Turbo-Pascal выполняется с помощью оператора read специального вида:
read (KBD, СН);
Аналогичная возможность е операционных системах RT-11 и TSX-Plus реализуется с помощью следующего ассемблерного кода с использованием средств пакета Pasmac [14]:
: function ütiL: cnar: external: ; bet immediately one cnarscter -from keyboard ; ini-ll/fSA-Pius version)
.1IÏLE ufcfL
i-UNC GETC.CH.CHHR
SHVt
Ufcù IN
.rlCrtLL • T ï Y IN В15 #5000.ê«44
.TTyIN LHlSPJ ЫС »127/77.3*44
ENlirK . tNb
В ОС RSX-11M искомая функция может быть просто реализована на самом языке Pasca I:
•function GETC: char; «xternal i ■function GETC;
(• bet immediately one character -from keyboard
(RSA-1ih version) ♦> var
Ci chart begin
read(C); GETC:=C
ends
Однако при этом терминал должен быть открыт в специальном режиме (см. модуль СКТНОи). Для версии у2.0 этот модуль реализуется на ассемблере следующим образом :
I Get immediately one character from keyooard ; (RSX-llH version)
CH:
•TITLE
.BLKto
FUNC
BES IN
.MCALL
ÜIÜW0S
MOVB
ENDPR
. END
GETC 1
GETCfC,CHAR QIOWOS
#10.RAL'. TH.RNE„#5,#5. , , ,<#CH,#1> CH,C(SP)
В OC RSTS/E этот модуль также реализуется на самом Pascal-2;
♦unction GETC: char; external! function GETC; (* Get immediately one
(RSTS/E version) *) var
Cx char: begin
EMT(255): ЕИТ(1в); (« EHT(255): EMT(20); (< read iC): GETC:"C
E>lT (255); EMT(16); (♦ восстановить эхосопровождение ♦>
end;
character from keyboard
отменить эхосопровождение посимвольный ввод •>
Ниже все модули, зависящие от конкретной ОС будут приводиться на ассемблере для ОС TSX-Plus и RSX-11M. В ОС RSTS/E все модули могут быть реализованы средствами самого языка Pascal-2 с использованием системных вызовов [17].
С точки зрения эффективности использования клавиатуры видеотерминала важным является модуль определения наличия символа для ввода в буфере ввода (в Turbo-Pascal это функция KEYPRESSED). С ее помощью можно определять, например, была ли нажата клавиша <ESC> или какая-либо из функциональных клавиш (нажатие функциональной клавиши приводит к передаче в буфер терминала символа <ESC> и еще одного или нескольких символов - так называемой ESC-последовательности)-Реализация Функции KEYPRESSED для ОС TSX-Plus может иметь вид:
function KfcYPRESbtD: oooiean: external:
ULivHKb:
1»:
. ¿УТЕ
•TITLE
FUNC
SAVE
BEGIN
CLRB
MOV
EUT
BCS
INCH
ENDPR
.END
O. 123 KEYPRESSED
KEYPRESSES, Yfcb, JlUULtUN
<RO->
YES(SP) #BLKARb.Kl) 375 la
YES(SP)
для ОС RSX-11 И :
.TITLE KEYPRESSED
.«CALL QIOWQS, TTSYMÏ»
BLKARb: .BYTE TC.TBF,Ö
FUNC KEYPRESSED,YES
BEGIN
TTSYMÖ
Ü10WÖS #SF.GMC.#5,#5,
CLRB YES (SP)
TSTB BLKAFtG+l
BEÜ lo
INCH YES(SP)
IQ: ENDPR
. END
В OC TSX-Plus и RSX-11M для правильной интерактивной работы необходимо установить характеристики терминала. Например, в ОС TSX-Plus режим ввода одиночных символов можно установить из монитора, запустив программу командой RUN/S, либо из программы соответствующим запросом. Кроме того, при нажатии клавиши <CR> в программу обычно передаются два символа: <CR> и <LF>. Добавление символа <LF> можно подавить соответствующей установкой режима терминала. Кроме того, в составе ЭВМ линии PDP-11 и VAX могут работать терминалы различного типа, поэтому в модуле инициализации работы с терминалом желательно динамически (т.е. при запуске программы) определить тип терминала, с которым предполагается работа. Поскольку эта информация важна в дальнейшем, тип терминала можно запомнить в программе для повторного использования.
Аналогично системе Turbo-Pascal можно определить инициализации и завершения работы с терминалом. В ОС бы ввести установку режима ввода одиночных символов, после нажатия <CR> и определение типа используемого можно было бы выполнять установку таких функций терм LC OUTPUT, ESC, ESCSEQ и т.д.
В ОС TSX-Plus установление спецрежимов терминала нижеприведенной процедуры SETTERM:
(*nomain»> (♦оип*/ type
TERMТУРЕ - (UNKNOWN, VT52, VTlüö. hhZELTINE, НЬНЗА.
t_A3<b, LAI ¿и, DIABLO_AND^QUHE, RESERVED, VT2ÖU):
var
1 TfcflT YP : lERflTYPfc <» r»pïмвнная, в которой хранится тип
используемого терминала »>
процедуры CRTINIT и CRTEXIT TSX-Plus здесь можно было подавление символа <LF> терминала, В ОС RSTS/E здесь инала, как LC INPUT,
можно выполнить с помощью
function TERMTYP: TERMTYPE; external; •function TTYPE: TERMTYPE; external; ■function TTYPE;
(■» вернуть тип используемого терминала *) begin
TTYPE:=ITERMTYP
end;
procedure CRTINIT; external;
procedure SETTERM(FUNC, ARG:char>; external;
procedure CRTINIT;
begin
<* установить режим посимвольной активации »)
SETTERM('S',chr(О)); (•» подавить символ <LF> после символа <CR> *)
SETTERMI D',chr(13)); (♦ определить и запомнить тип используемого терминала *) ITERMTYP:"TERMTYP
end;
procedure CRTEXIT; external; procedure CRTEXIT;
beg* SETTERM('T',chr(O)); end;
Процедура SETTERM на ассемблере может иметь вид:
; procedure SETTERM(FUNC, ARG:char); external;
BLKARG:
.BYTE
.BUiM
.TITLE
PROC
PARHM
PARAM
SAVE
BEGIN
MOVB
MOV В
MOV ,
EMT
ENDPR
0,152
2
SETTERM SETTERM FCODE,CHAR ARGVAL,CHAR
<R0,>
FCODE(SP),BLKAR6+2 ARGVAL(SP>,BLKARG+4 #BLKARG,RO 375
А процедура определения типа терминала TERMTYP:
; function TTYPE: TERMTYPE; external;
.BYTE O, 137
.TITLE TTYPE
FUNC TTYPE,TTY,SCALAR
SAVE <RO>
BEGIN
MOV #BLKARG,RO
EMT 375
MOVB RO,TTY(SP)
ENDPR
-END
Результат, возвращаемый функцией TERMTYP, имеет следующий смысл:
0 иНКМОкЖ (неизвестный тип терминала)
1 УТ 52 (15ИЭ-000-01 3, вта-2000-3 , вта-2000-1 5)
2 УТ100 (ВТА-2000-1 ОМ)
3 НАгЕЦТ^Е
4 АВМЗА
5 LA36
6 LA120
7 DIABLO, QUME
8 PESERVED
9 VT200 (MC 7105)
Функция определения типа терминала в ОС RSX-11M будет иметь вид (для обеспечения мобильности полагаем, что тип TERMTYP тот же, что и для ОС TSX-Plus):
: function TERMTYP: TERMTYPE; external; .TITLE TERMTYP
QICJWÖS, TTSYMQ TC.TTP,0
.MCALL. BLKARG: .BYTE
IS:
ЗЙ: 2»:
FUNC lfcRMTYP,TTY,Si
SAVE <RÖ>
BEGIN
TTSYMÖ
äiOtaeS #SF.6MC,#5,#5
CLR RO
MUVB BLKARG+1,RO
BEQ 2Й
CMPB #11,RO
В NE lfi
MOVB • 1 ,RO
BR 2»
CMPB #15,RO
В NE ЗЙ
MÜVB #2, KU
BR 2Й
CLRB RO
MOVB RO,TTY(SP)
ENDPR
. END
Тогда в ОС РЭХ-ИМ процедура CRTM0U может иметь аналогичный вид, за исключением того, что процедура СРТINIТ должна выглядеть следующим образом:
procedure CRTINIT; external;
procedure CRTINIT;
begin
reset(INPUT,'TIi/RAL/NOfcCHO/BUFF:1 )j rewrite(OUTPUT,'TI:/BUFF:1 ' ) ; lTERMTYPs =TERMTYP
ena;
А для версии v2.0 в ОС RSX-11M:
procedure CRTINIT; external;
procedure CRflNIT;
begin
rewrite(OUTPUT, TIi/BUFF:1 >; 1rtRMTYPä«TERMTYP
end;
8 СП Turbo-Pascal позиционирование курсора реализуется с помощью предопределенной процедуры G0T0XY (COL,ROW), где COL и ROW соответственно номера столбца и строки, в которые нужно переместить курсор. 8 Pascal-2 эту процедуру можно реализовать на самом Pascal:
l*nomain«l \ vpe
lEKmYKt = (UNKNOWN. VT52, VTllXl, HAiiELT IN£, HDM3A,
L«3fa, LA12U. DIABLO ANl). OUME, RESERVED, VT200): tuncnon ttvpe: TERMTYPE; external : procedure buI OXY«COL.ROM:1nteqer); external: procedure tilJrOXY': const
ESC=15i>; Begin
case ITYPE ot
VT52 : wri te(enr(Еьь), 'Y ,
chr (ROw+31 ) ,
chr(ÜGL+31));
VT IOC : writeichr(ESC),C,
enr «(Rüw div 10J+4Ö),
chr((ROW mod lO)+40),';'
chr((COL dlv lO)+4Ö),
chr((CÜL mod 10)+48), H )
end
end;
Процедуры управления экраном в СП Turbo-Pascal: CLRSCR (очистка экрана), CLRE0L (очистка ст курсора до конца строки), CLREOS (очистка от курсора до конца экрана), L0WVIDE0 (снижение яркости), NORMVIDEO (нормальная яркость) можно реализовать следующим образом:
const
ЕаС=1эЬ:
proceoure CLHSCR; (♦ очистка экрана *) □ egi n
case ITYPE ot
VT52 : write lehr(ESC), E ) ; vllOu : wr1 te(chr(ESC), 'I2J ):
en о
eno;
procedure llkEOL: »* очистка от курсора до конца строки *) peoin
case flrPE ot
V 152 : write(enr(ESC), k ); VT100 : write(chr(ESC)IK >;
eno
eno:
procedure CLREUS; i# очистка от курсора до конца экрана •) Df?q 1 п
case Т i YPt ot
: writexenr(Еьь), J ); vflOO : wrltevenrvESC), tJ>:
end
eno ;
Полный перечень управляющих кодов можно получить в соответствующем руководстве по аппаратному обеспечению терминалов.
2.2. ОБРАБОТКА СТРОК Второй группой примитивов "нижнего" уровня является обработка строк. СП Turbo-Pascal имеет ряд предопределенных процедур и функций для работы со строками. Аналогичные процедуры и функции имеются и в пакете STRING.PAS, в*0"
дящем в состав СП Pascal-2. В Turbo-Pascal и в пакете STRING.PAS СП Pascal-2 версии не ниже v2.1 длина ограничена 255 символами. Это обусловлено тем, что строка рассматривается как массив символов размерностью [0..255], причем нулевой элемент массива используется для хранения текущей длины строки. Такое определение строки отличается от принятого в стандарте языка (нижняя граница массива равна 1), поэтому для присвоения строке некоторого значения при использовании пакета STRING.PAS необходимо обращаться к соответствующей процедуре. Другим серьезным недостатком такого подхода является ограничение на длину обрабатываемых строк в 255 символов, так как в ряде приложений это ограничение может оказаться критическим.
Кроме того, реализация Pascal-2 версии v2.1 так называемых согласованных массивов-па раметров не допускает их использование в качестве фактических параметров, что резко сужает область применения механизма согласованных массивов для манипулирования со строками.
Универсальным решением будет являться подход, используемый при обработке строк с помощью подпрограмм и функций системной библиотеки S Y S LIВ : конец строки помечается специальным символом chr(O). Тогда длина строки равна количеству символов, встретившихся в строке до появления символа chr(O).
В принципе можно было бы воспользоваться этими модулями библиотеки SYSLIB, тем более, что наличие директивы nonpascal в языке Pascal-2 позволяет вызывать модули, написанные на других языках (например, на FORTRAN'e или ассемблере), однако фактические параметры непаскальных модулей должны передаваться по ссылке (с описателем var), что может опять создать проблемы, связанные с передачей в качестве параметров строк различной длины. Поэтому целесообразно реализовать модули на самом Pascal-2 и поместить их в библиотеку.
Для вызова этих процедур и функций можно использовать следующий метод, в качестве параметра-строк и необходимо указать переменную типа integer, передаваемую по значению (без var), а при вызове соответствующей подпрограммы в качестве фактического параметра задавать адрес строки, приведенный к типу integer, что можно легко осуществить с помощью встроенных функций loophole и réf. Это позволяет передавать в подпрограммы строки различного размера. Системные процедуры и функции требуют, чтобы конец строки указывался нулевым байтом chr(O).
Например, если L - строка, описанная как
L: packet array [1..81] of char; то ее "обнуление" выполняется просто, как L [1]:=chr(0), вычисление ее текущей длины выполняется как
function LENGTH*К:integer): integer; nonpascal; ........
oeqi n
J:=LfcNbîMii ooonolei integer,ret<L>)):
end;
а сама функция LENGTH может иметь вид:
i*nomain*) tvpe
STRING = pacxet array L1..81J of chars (* верхняя граница не существенна ») •function i_ENGTH(var S: STRING) s integers external; •function LENGTH; var
I : integer; begin
wniie SCi + 1 Хлпг lO) do I:=I+1; LENS IH:=i
end;
Аналогично программируются другие обращения к подпрограммам и функциям обработки строк.
2.3. УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ Третья группа примитивов "нижнего" уровня - динамическое управление памятью. В версии Turbo-Pascal имеются еще две процедуры выделения и освобождения памяти из хипа: GETMEM и FREEMEM. В языке Pascal динамически может выделяться память только под объекты с фиксированными размерами. Во многих прикладных программах было бы удобно динамически выделять память под объекты, размер которых на этапе компиляции не известен, например, под массивы с переменными верхними границами. Все возможные значения верхней границы массивов можно было бы указать с помощью записи с вариантами, однако, это было бы слишком громоздким решением. Процедура GETMEM позволяет программисту управлять объемом выделяемой из хипа памяти. Процедура GETMEM имеет два параметра:
GETMEM (переменная, выражение); где "переменная" - произвольная переменная-указание, а "выражение" - целое выражение, задающее требуемый размер динамически выделяемой памяти в байтах. Аналогично процедура
FREEMEM (переменная, выражение); выполняет обратную функцию - возвращает в хип память, выделенную процедурой GETMEM. Значение параметра "выражение" процедуры FREEMEM должно быть в точности равно параметру "выражение" соответствующей процедуры GETMEM.
В версиях Pascal-2, начиная с v2.1, реализованы внешняя функция Р$INEW и процедура Р$ DISPOSE, управляющие выделением и освобождением выделенной памяти из хипа. Здесь построение соответствующего аналога тривиально:
(«nomain-»» type
POINTER = integer; function РЙINEW(SIZE: integer)s pointers external; procedure PaúlSPOSE«PTR: pointer; SIZE: integer); external; procedure GETMEM «var PTRi pointer; SIZE: integer»; external; i* extends new proceoure to support allocation of variable
length aggregates ♦> procedure GETMEM: begi n
PTR:=PftIN£W(SIZE)
end:
proceoure FREEMEMiP: Dointer; SIZE: integer); external; «» complements GtTMEM proceoure to support treeing of variable
length aggregates ■*) proceoure FRttntn; begi n
paDISPOSElP, SIZE)
end:
В версиях v2.0 реализация функции Р$ INEW и процедуры Р $ DISPOSE может выглядеть следующим образом:
; function P«lNEw<61¿Е: mteoer): pointer; external;
FUNIS Рй I NEW, PTR, ADDRESS
cftKHfl SIZE,INTEGER BEGIN
1 NL SIZE. (SP)
BlC *1,SIZE(SP) :выделить четное число байтов
MOV SIZE(SP),-tSP)
CALL ЙВ 70
. GLOBL ЙВ70
MOV (SP)+ ,PTR(SP)
ENDPR
. END
; procedure PftDISPOSE(P: pointer; SIZEi integer); external;
FUNC PtfDISPOSE
PAR AM P,ADDRESS
PARA« SIZE,INTEGER
BEGIN
MUV SIZE(SP),RO
INC RO
BIC »1 , RO
MOV P(SP),—(SP)
CALL. ЙВ72
.GLOBL »B72
EnDPR
. END
Эти две процедуры выделяются системно независимыми, т.е. справедливы для ОС RT-11/TSХ-РI us, RSX-11M, RSTS/E и могут использоваться в любой из указанных ОС при работе с СП Pascal-2.
Полезной может оказаться функция MEMAVAIL, возвращающая разность между вершинами стека и хипа, т.е. объем доступной динамической памяти в байтах. В Pascal-2 эту роль выполняет внешняя функция SPACE
; function MtMAVAlL: integer; external; function SPACE: integer: external; function MEMAVHIL: integer; external;
l* return value Of memory available for allocation in bytes • ) function MEMAVAIl; □egi n
MEMAVAIl:=SPACE
end:
Использовать вышеприведенные процедуры можно следующим образом. При входе в процедуру, в которой требуется выделить память под объект, размер которого задается, например, с помощью какого-либо параметра, необходимо вызвать процедуру вЕТМЕМ, передав ей в качестве параметров локальную переменную, имеющую тип ссылки на такой объект, и фактический требуемый размер памяти в байтах под этот объект. Обращения к этому объекту после выделения памяти осуществляются с помощью переменной-ссылки. Перед выходом из процедуры выделенная динамически память освобождается с помощью процедуры FREEMEM. При необходимости размещения памяти под несколько подобных объектов следует вызвать процедуру вЕТМЕМ соответствующее число раз, а затем столько же раз и процедуру РРЕЕНЕМ (желательно указать ссылки не объекты в порядке, обратном их порядку при вызовах процедуры
GETMEM). Другим вариантом может быть запоминание адреса вершины хипа перед выделением динамической памяти, а затем освобождение динамической памяти восстановлением старого значения вершины хипа с помощью процедуры RELEASE.
Например, пусть в процедуре А необходимо динамически выделить массив вещественных чисел, размер которого определяется параметром N :
type
ARR » array Cl..2J of real; 1« верхняя граница не существенна »)
PTR » ^ARR; procedure AtNi integer); external;
proceoure 6ETMEM<var P:PTR; SIZE: integer); external; procedure FREEMEM(var P:PTR; SIZE: integer); external; procedure A; var
P : PTR; begin
6ETMEMtP,4«N>; <» длина числа типа real = 4 байта ♦)
РЛС I 3 : 1-1 3 + 1.0; (• работа с динамическим массивом ■»)
FREEMEM <р, 4*|М)
end;
2.1t. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ Авторы в данной статье не ставили перед собой цель реализовать примитивы "нижнего" уровня, адекватные имеющимся в языке Modula-2, например, процедуры NEWPROCESS и TRANSFER. Это станет предметом следующих работ, в которых помимо СП Turbo-Pascal будет рассмотрена СП M i сroPoweг/Ра s с а I фирмы DEC, также являющаяся мобильной для линии PDP-11 и VAX средством разработки автономных программируемых контроллеров на языке Pascal, включающем поддержку мультипрограммирования. Авторы утверждают, что подобные процедуры могут быть построены и для СП Pasca 1-2.
Выводы
Использование СП Pascal-2 позволяет разрабатывать мобильное программное обеспечение для ЭВМ линии PDP-11, VAX и IBM PC, большая часть которого может быть написана на языке Pascal. Примитивы, зависящие от типа операционной системы или версии СП, можно локализовать в отдельные модули, которые и будут подлежать переделке при переносе программного обеспечения из одной среды (ОС или версии СП) в другую. Наличие в СП Pascal-2 средств раздельной компиляции модулей позволяет разрабатывать мобильные средства расширения стандарта языка.
Разработка ПО на едином языке высокого уровня, обладающем явными достоинствами с точки зрения программотехники, может существенно сократить усилия и время коллективов программистов, одновременно гарантируя высокую надежность создаваемого ПО.
литература
1. П а й л Я. АДА - язык встроенных систем. М.: Финансы и статистика, 198<t.
2. Язык программирования АДА. ГОСТ 27831-88 (ИСО 8652-87).
3. С о I е m a n D. ADA/Z // Hardcopy, 1985. Vol. 14, N 11.
4. В и р т Н. Программирование на языке Модула-2. М.: Мир, 1987.
5. В i a g i о n i Е., Н i п г i с h s К., Heiser G., М u I I е г С.
A portable Operating System Interface and Utility Library // IEEE Software, 1986, Vol. 3, N 6.
6. С г a i g J.M., M a r t e I J.M., R i с h a n к.В. Design of a Modula-2 Standard Library // J. Pascal, ADA 8 Modula-2, 1985. Vol. 4, N 2.
7. Cornelius B.J. Problems uith the Language Modula-2, Software // Pract. and Exper., 1988, Vol. 18, N 6.
8. Б о л с к и М.И. Язык программирования СИ: Справочник. М.: Радио и связь , 1988.
9. Керниган Б., Р и т ч и Д. Язык программирования СИ. Задачи по языку СИ. М.: Финансы и статистика, 1985.
10. Abrahams P.U. Some Sad Remarks about String Handling in C. // Sigplan Not, 1988, Vol. 13, N 10.
11. P о h I I., Edelson D. A to Z: С Language Shortcommings // Comput. Lang, 1988, Vol. 13, N 2.
12. Брусиловский Л.И., Михайлов Ю.А. Организация взаимодействия межъязыковых модулей (Pascal-2 - Fortran-4) в операционных системах RSX-11M и RT-11: // Компьютерная оптика: Сборник / МЦНТИ, М., 1989, Вып. k .
13. Н u m е J.N.P., Н о I f R.C. VAX Pascal, Reston: Reston РиЫ. Co. 1983.
14. Pascal-2. Version 2.1 for RSX-11. Oregon MiniSoftware Inc., 1983.
15. В и p т H., й e н с e н К. Паскаль: Руководство для пользователя. М.: Финансы и статистика, 1 989-
16. Wood S. Using Turbo-Pascal: Covers Version 3.0, Berkely: McBraw-Hi11, 1986.
17. Михайлов Ю.А. Программирование системных вызовов на Pascal-2 в ОС РАФОС и ДОС КП // Управляющие системы и машины, 1989- N 5.
