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  • 但是用机器语言进行程序设计时效率很低,程序的可读性很差,也难以修改和维护。那么,如何解决这些问题呢?这个时候汇编语言出现了!汇编语言什么是汇编语言呢?人们用容易记忆的符号表示的指令称为汇编指令,汇编...

    0、1——计算机的固有语言

    大家都知道,计算机硬件只能识别由0、1组成的机器指令序列,即机器指令程序。因此机器指令是最基本的计算机固有语言。它也是一种面向机器的语言。

    但是用机器语言进行程序设计时效率很低,程序的可读性很差,也难以修改和维护。

    那么,如何解决这些问题呢?这个时候汇编语言出现了!

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    汇编语言

    什么是汇编语言呢?人们用容易记忆的符号表示的指令称为汇编指令,汇编指令的集合就被称为汇编语言啦!

    汇编语言与机器语言十分接近,其书写格式在很大程度上取决于特定的计算机的机器指令,因此它仍然是一种面向机器的语言,人们称机器语言和汇编语言为低级语言。

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    高级语言

    在此基础上,人们开发了功能更强、抽象级别更高的语言以支持程序设计,于是就产生了面向各类应用的程序设计语言,称为高级语言。

    常见的有Java、C、PHP、Python、Delphi、PASCAL等。

    这类语言与人们使用的自然语言比较接近,提高了程序设计的效率。

    可是计算机只能理解由0、1序列构成的机器语言,因此高级程序设计语言需要翻译,担负这一任务的程序称为“语言处理程序”。

    语言之间的翻译形式有多种,基本方式为汇编、解释、编译。这其中有一个重要的概念——源程序。什么是源程序呢?

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    源程序

    用某种高级语言或汇编语言编写的程序称为源程序,源程序不能直接在计算机上执行。

    如果程序是用汇编语言编写的,则需要一个汇编程序将其翻译成目标程序后才能执行。

    如果源程序是用某种高级语言编写的,则需要对应的解释程序或编译程序对其进行翻译,然后在机器上运行。

    解释程序(解释器)

    解释程序(解释器),它或者直接解释执行源程序,或者将源程序翻译成某种中间代码后再加以执行。

    编译条件下,机器上运行的是与源程序等价的目标程序,源程序和编译程序都不再参与目标程序的执行过程。

    简单来说,编译器在解释方式下,翻译源程序时不生成独立的目标程序。

    编译程序(编译器)

    编译程序(编译器)则是将会源程序翻译成目标语言程序,然后在计算机上运行目标程序。

    解释方式下,解释程序和源程序(或其某种等价表示)要参与到程序的运行过程中,运行程序的控制权再解释程序。

    也就是说,编译器将源程序翻译成独立保存的目标程序。

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  • 修改linpack源程序时遇到的各种问题.

    千次阅读 2016-05-27 23:09:03
    Main函数在哪里?... 觉得随便找找看可能更方便, 然而linpack中的HPL中生成的可执行文件为xphl, 别说同名的就类似的.c文件都没有, 作为一个习惯了在上层高级语言编程,习惯了使用IDE的老一代C#码农来说, linux下的C
    1. Main函数在哪里? 对Makfile文件不是特别熟悉了解, 代码发布者把makefile文件写得很有层次感, 很嵌套,让人找起来很费时, 刚开始看到复杂的Makefile文件一脸懵逼. 觉得随便找找看可能更方便, 然而linpack中的HPL中生成的可执行文件为xphl, 别说同名的就类似的.c文件都没有, 作为一个习惯了在上层高级语言编程,习惯了使用IDE的老一代C#码农来说, linux下的C开发缺少类似的项目管理工具, 很不适应.
      返回头来, 从Makefile 文件中,发现hpl目录下有两个makefile文件,一个是Make.top, 另一个是Make.test, 即我们之前编辑的arch架构为test的对应文件. 其中在前者中

    include了后者, 所以后者中定义的变量, 在前者也是可见的.

    而在Makefile中通过make –f 的方式,指定make指令执行的哪一个makefile文件。
    这里写图片描述
    你看,你看,这里用的是Make.top
    总体看就是make时,Makefile->Make.top->Make.test
    这套的,你只能感觉:嗯……逻辑层次很强,
    Makefile.test文件中定义了一些后面会用到的变量: 如目标架构名称:
    这里写图片描述
    HPL相关的各种路径 :这里写图片描述
    MPI的相关路径 :这里写图片描述
    数学库BLAS的路径:这里写图片描述
    编译器的路径:这里写图片描述
    这里写图片描述
    2. Make的 command是:make arch=test
    这里的arch=test实际上是给变量arch赋值为test,会作用到Makefile中,因为Makefile文件中有用到这个arch变量。
    这里写图片描述
    这里的install依赖 startup refresh build 三项。
    而startup由之后的命令生成。Make –f命令后指定了执行的是Make.top文件中的
    Startup_dir 项,并且参数项
    这里写图片描述
    将arch的值传递到Make.top中的arch中那么我们现在转到Make.top中的这里写图片描述
    项,如下:
    这里写图片描述
    意为在创建相关的文件夹路径,包括在include下创建test目录,创建lib目录并在lib目录下创建test目录,创建bin目录,并在bin目录下创建test目录。
    接下来是这里写图片描述

    刚开始不明白leaf是什么意思,以为是make相关命令还是什么,楞查也没查到,在Make.top文件后面发现这里写图片描述
    这才恍然大悟,原来这里的leaf类似于clean的伪目标项,比如make clean就是执行clean操作,清除相关的文件,而make –leaf 则就是执行leaf下定义的相关命令操作。
    后面的这里写图片描述都不过是对有关变量的赋值语句而已。这里写图片描述转入这里写图片描述文件路径下,在该路径下创建test文件夹。这里写图片描述

    转入到src/auxil/test/路径下
    LN_S在Make.test中被赋值为ln –s 该命令为为某个文件创建链接。
    这里写图片描述所以即将hpl/Make.test 文件创建一个链接文件到当前路径,即src/auxil/test/Make.inc
    后面的分析与以上类似。
    3.
    这里写图片描述
    这里写图片描述
    这两项refresh执行的是文件的拷贝工作。可以看出,作者将功能性的代码和工程性的代码分隔开。又是结构化,层次化,模块化的思想体现的淋漓尽致,软工真的是very nice。
    而我们通常在代码开发完成后的优化工作中才做这些工作,最后才发现有时候代码写的关联性耦合性极强,像一团浆糊,已经相当无奈了。
    4. Build的过程
    这里写图片描述
    转入相应的文件夹路径,执行各自的make,生成相应的目标文件,最终是要生成一个库文件libhpl.a 如何实现的呢? 找啊找啊,没一下看出来,于是查看了makes文件下的每个makefile文件,在
    这里写图片描述
    中有发现:这里写图片描述
    我们知道最后生成的可执行文件的名字为xphl,现在这个字样终于出现了!,有没有好激动!找了so long time,我只觉得比较惨, dumass!
    现在看它是怎么生成的, 根据依赖项,看这
    这里写图片描述
    此处的变量LINKER,LINKFLAGS 都能在Make.test中找到。
    这条指令执行的是链接,将这里写图片描述这两个链接在一起,生成这里写图片描述为最终的输出文件,$HPL_pteobj在本makefile中定义的,即为:
    这里写图片描述
    那么后面的$HPL_LIBS 是什么呢? 它在Make.test文件中被赋值过。这里写图片描述
    我们可以看到,它由三项组成,这里写图片描述
    HPLlib 其实是hpl 的库文件
    这里写图片描述
    LAlib 其实是GotoBLAS的库文件
    这里写图片描述
    MPIlib其实是MPI的库文件,这里用的是openmpi
    GotoBLAS与MPI的库都是在各自编译的时候生成的,那么HPL的库在编译的时候怎么生成的呢?目前我们并没有看到其生成过程。
    但我们此处已经知道了xhpl是如何生成的了,稍微值得欣慰一点。那么接下来寻找传说中的libhpl.a 是如何生成的?
    查看makes文件夹下的其他makefile文件,比如这个Make.blas文件会发现,有这么一段:
    这里写图片描述
    变量HPL_blaobj指的是目标文件,如上图所示,变量ARCHIVERARFLAGS以及$HPLlib 在Make.test文件中都有赋值。
    这里写图片描述
    由此可看出,要执行的命令实际上是: ar r (LIBdir)/libhpl.a(HPL_blaobj)
    ar 是什么命令,后面的r又是啥意思呢?
    参见:http://blog.csdn.net/xljiulong/article/details/7082960
    这里写图片描述
    现在我们知道了ar是创建库的命令,r表示向库中插入模块,也就是说,会将后面的那些HPL_dcopy.o, HPL_daxpy.o, HPL_dscal.o 等作为模块插入到libhpl.a库文件中。
    由此可以知道,这里写图片描述这些文件中如果也有相似的段落,
    也会将生成的相应的.o文件插入到libhpl.a库文件中,一步一步,逐渐生成完整地libhpl.a文件,我们前面看到的代码的模块化,无论是src下的 这里写图片描述还是testing下的 这里写图片描述,都是将各自模块的.o文件在各自文件夹下的makefile编译的时候,通过ar 命令利用参数选项r,插入到libhpl.a库中。

    前面说过,看到了xhpl字样,那么顺着它寻找我们的main函数,先找到对应的那个makefile文件,/home/zgz/sourcecode/linpack/hpl/testing/ptest/test下的Make.ptest文件。
    这里写图片描述
    可以看到,链接时,除了库文件外,还有一些目标文件,对应的是紫色的部分。
    那么main函数在哪里呢?打开对应的.c文件看一下吧。有没有感到连灵魂都在颤抖?
    呃。。。其实,它真的就在HPL_pddriver.c中!!!

    另外在comm文件夹下,有
    这里写图片描述
    而在grid文件夹路径下,有
    这里写图片描述
    可以看出,这两处的文件,跟MPI通信的定义和实现有关,因此修改程序时,重点关注。

    墨菲定律,有可能出错的,一定会出错。
    事情花费的时间永远比你计划的要长。
    这是代码修改的一小步,却不是论文发表的一大步,任重道远,别TM墨迹!

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  • 目前我们都是基于IDE进行开发的,在IDE当中集成了编译程序,编译程序本身就是一种软件开发工具,有了编译程序我们才可以使用编程效率高的高级语言来编写程序 很多软件工作人员研发了很多针对源程序进行处理的软件...

    目前我们都是基于IDE进行开发的,在IDE当中集成了编译程序,编译程序本身就是一种软件开发工具,有了编译程序我们才可以使用编程效率高的高级语言来编写程序

    很多软件工作人员研发了很多针对源程序进行处理的软件工具,这些软件工具要像编译程序那样对源程序进行分析,下面就拿Xcode举例子

    • 1、语言的结构化编辑器

    结构化编辑器不仅具有通常的正文编辑器的正文编辑和修改功能,而且还能像编译程序那样对源程序正文进行分析,就比如说它能够检查用户的输入是否正确,能够自动的提高关键字,当用户输入if之后,编辑器就会立即显示then并且将这两个关键之之间进行匹配等等,有了这些功能,很明显大大提高了我们的开发效率

    敲了一个for,就会显示出提示出来了
    这里写图片描述

    检查错误
    这里写图片描述

    • 2、语言程序的调试工具

    有一种调试器是允许用户使用源程序的正文和它的符号来进行调试的,即一行一行的跟踪程序,查看变量和数据结构的变化以进行调试工作,这些符号的信息必须由编译程序提供

    调试器的实现可以有多种途径,其中一种就是写一个解释器,以交互的方式翻译和执行每一行,它必须维护其所有的运行时的资源以保证在程序执行期间可以很容易地查询不同变量的当前值,就比如说Xcode中的断点调试可以一行一行的跟踪,然后可以输出当前的变量的值

    如果我们不通过解释手段进行调试,而是在编译之后的代码上进行调试,那么编译程序就必须要在目标代码(汇编)生成的时候同时去生成特定的调试信息,比如说关联标识符和它表示的地址的信息,用于无歧义的引用一个声明了多次标识符的信息(就是我们需要去知道那么标识符的信息,那肯定要进行多次引用),调试功能越强,实现就会越复杂,它涉及到了源程序的语法分析和语义处理技术

    Xcode中的断点调试

    这里写图片描述

    • 3、程序格式化工具
      程序格式化工具分析源程序,并可以使程序结构以清晰可读的形式打印出来,比如说注释可以以一种专门的字形出现,然后语句的嵌套层次结构可以用缩排方式表示出来

    • 4、语言程序测试工具
      语言测试工具分为两种:静态分析器和动态测试器
      静态分析器就是在不运行程序的情况下对源程序进行静态分析,以发现程序潜在的错误或者是异常。它对源程序进行语法分析并制定相应表格,检查变量定值与引用的关系,如果发现某变量未被赋值就被引用,或者是定值之后没有被引用等都会被发现
      这里写图片描述
      动态测试工具,就是对源程序进行分析,然后在分级的基础上将记录和显示程序的执行轨迹的语句或者是函数插入到源程序的适当位置,然后记录测试用例记录和显示程序运行时的实际路径,将运行结果与期望的结果进行比较,然后帮助我们定位错误

    比如说Xcode里面的leak分析
    这里写图片描述

    • 5、程序理解工具

    程序理解工具对程序进行分析,确定模块之间的调用关系,然后记录程序数据的静态属性和结构属性,并且去画出控制流程图,帮助用户理解程序


    • 6、高级语言的转换工具

    从一个高级语言转换为另一种高级语言,或者从汇编语言转换为高级语言的功能目前也在研究

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    计算机高级语言程序的执行方式可以分为编译型和解释型两种。 1、编译型语言 因为编译型语言是一次性地编译成机器码,所以可以脱离开发环境独立的运行,而且通常运行效率较高;但因为编译型语言的程序被编译成...

    计算机高级语言按程序的执行方式可以分为编译型和解释型两种。

    1、编译型语言

    因为编译型语言是一次性地编译成机器码,所以可以脱离开发环境独立的运行,而且通常运行效率较高;但因为编译型语言的程序被编译成特定平台上的机器码,因此编译生成的可执行性程序通常无法移植到其他平台上运行;如果需要移植,则必须将源代码复制到特定平台上 ,针对特定平台进行修改,至少也需要采用特定平台上的编译器进行重新编译。

    现有的C、C++、FORTRAN、Pascal等高级语言都属于 编译型语言。

    2、解释型语言

    每次执行解释型语言的程序都需要进行一次编译,因此解释型语言的运行效率通常较低,而且不能脱离解释器独立运行。但解释型语言有一个优势:跨平台比较容易,只需提供特定平台的解释器即可,每个特定平台上的解释器负责将源程序解释成特定平台的机器指令即可。解释型语言可以方便的实现源程序级的移植,但以牺牲程序执行效率为代价。

    现有的Ruby、Python等语言都属于解释型语言。

     

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