基于虛擬寄存器的中間語言.pdf

1、在嵌入式系統(tǒng)中，為了提高程序執(zhí)行效率而代替高級語言片段使用的內(nèi)嵌匯編嚴(yán)重影響了程序的可移植性和可讀性。為了解決這種矛盾，本文借鑒了主流中間語言(如.net字節(jié)碼和Java字節(jié)碼)的概念和設(shè)計方法，設(shè)計了一種可以和高級語言混合使用的基于虛擬寄存器的中間語言(VR-IL，VirtualRegister-Intermediate Language)。這種中間語言可以高效的轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言，同時也可以支持多種目標(biāo)機(jī)器語言。這樣在保持匯編語言的執(zhí)行

2、效率的前提下解決了匯編語言的可移植性問題。本質(zhì)上是以空間和運(yùn)行時編譯時間換取執(zhí)行效率和可移植性。 在語法層面上，VR-IL語言是一種構(gòu)建在C語言函數(shù)基礎(chǔ)上的程序設(shè)計語言，其語句均由實現(xiàn)特定功能的C語言函數(shù)表達(dá)，可以認(rèn)為C語言函數(shù)是VR-IL語言的基本語法單位。在語義層面上，VR-IL語言的執(zhí)行以生成中間代碼為目的，按照在生成中間代碼過程中的作用可以把VR-IL語句分為兩類：直接生成中間代碼語句和輔助生成中間代碼語句。VR-IL語

3、言的功能由中間代碼來實現(xiàn)。 VR-IL中間代碼和物理指令存在映射關(guān)系，在形式上，類似物理指令，具有操作數(shù)和操作碼，是物理指令的抽象。為了和物理指令區(qū)別，稱VR-IL中間代碼為虛擬指令。虛擬指令集被賦予了實現(xiàn)語言平臺無關(guān)性的使命，及時編譯器處理器相關(guān)層完成從虛擬指令到物理指令的映射，屏蔽了目標(biāo)處理器指令系統(tǒng)的復(fù)雜細(xì)節(jié)，能夠滿足嵌入式系統(tǒng)多平臺應(yīng)用的需求。 VR-IL的編譯過程分為兩階段，首先由高級語言編譯器執(zhí)行靜態(tài)編譯

4、，編譯以后的VR-IL程序運(yùn)行后生成VR-IL中間代碼即VR-IL虛擬指令。然后由VR-IL及時編譯器對中間代碼執(zhí)行動態(tài)編譯，產(chǎn)生可供中間語言外部應(yīng)用程序直接調(diào)用的目標(biāo)機(jī)器代碼，完成整個中間語言編譯過程。 本文實現(xiàn)了一個基本完整的程序語言系統(tǒng)，研究、實現(xiàn)了一些現(xiàn)代編譯理論的算法。最后通過比較VR-IL、C和ARM內(nèi)嵌匯編的執(zhí)行時間證明了VR-IL的效率優(yōu)勢，說明VR-IL基本達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)。VR-IL不僅為提高高級語言應(yīng)用程序的