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  • 递增式二进制翻译高级控制由模拟管理器运行时提供其它主要元素:解释器,二进制翻译器关键点——>解释器首先处理原始的源二进制码。 每块源二进制码翻译后保存在块。。。正中。翻译越多,消耗越多内存。有潜在浪费...

    递增式二进制翻译

    高级控制由模拟管理器运行时提供

    其它主要元素:解释器,二进制翻译器

    关键点——>解释器首先处理原始的源二进制码。

    <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

     

    每块源二进制码翻译后保存在块。。。正中。翻译越多,消耗越多内存。有潜在浪费内存,因为有的指令很少用到。为了减少内存消耗,典型地使用code cahecade cash,保存最近使用过得翻译过的二进制码。详细过程见第三章,本章内,假设 code cash足够大。

     

    一个映射表用来连接源二进制代码的spc与翻译过的二进制代码TPC,这个表提供一个code cash的索引,一般用hash table来实现。

     

    Spc提取自翻译过的二进制码,tpc指向翻译过的代码块,位于code cash里面。如果em想查找一块翻译过的代码,就需要查询map,在映射表中查询spc对应的tpc如果存在,则对应的代码块已经翻译过,如果不存在,则说明在code cash中无此代码块,需要调用解释器进行进一步的翻译。

     

    ==

    系统每次翻译一块源代码块,简单翻译方案

    动态翻译单元块basic bloack有不同于传统的静态翻译单元块。静态的单元块只有一个代码入口一个代码出口,所有的静态单元块都起于一个分支指令,并终结于下一个分支指令之前。动态单元块的生成取决于实际发生的控制流,开始于条件分支指令,结束于下一个条件分支指令。全部过程如下:

     

    第一,装载源二进制码于内存中;二,em开始调用解释器翻译源二进制码;三,解释器动态生成翻译代码块并且将翻译代码块置于code cash中,同时在映射表中设置对应的spctpc;四,当遇到条件分支或者条件跳转指令时,解释器便完成一个动态单元块的翻译;五,em根据源二进制码的控制流进行执行,如果下一个指令已经翻译过,则执行该指令。如未翻译,则生成下一个动态单元块。一个值得注意的情况是,如果跳转指令是跳转到一个已翻译过的中间位置,则需要将此块分解为两个单元块。

     

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  • 基本概念编译器,解释抽象语法树字节码和机器码编译器和解释计算机不能直接理解高级语言,只能直接理解机器语言,所以必须要把高级语言翻译成机器语言,计算机才能执行高级语言编写的程序。根据语言的执行流程,...

    基本概念

    编译器,解释器

    抽象语法树

    字节码和机器码

    编译器和解释器

    计算机不能直接理解高级语言,只能直接理解机器语言,所以必须要把高级语言翻译成机器语言,计算机才能执行高级语言编写的程序。根据语言的执行流程,可以把语言分成编译型语言和解释型语言。

    编译型语言:程序在执行之前需要一个专门的编译过程,把程序编译成 为机器语言的文件,运行时不需要重新翻译,直接使用编译的结果就行了。程序执行效率高,依赖编译器,跨平台性差些。如C、C++、go等.

    解释型语言: 程序不需要编译,程序在运行时才翻译成机器语言(所以执行前需要环境中安装了解释器),每执行一次都要翻译一次。因此效率比较低。效率比较低,依赖解释器,跨平台性好。

    编译型与解释型,两者各有利弊, 不能一概而论。前者由于程序执行速度快,同等条件下对系统要求较低,因此像开发操作系统、大型应用程序、数据库系统等时都采用它,像C/C++、Pascal/Object Pascal(Delphi)等都是编译语言,而一些网页脚本、服务器脚本及辅助开发接口这样的对速度要求不高、对不同系统平台间的兼容性有一定要求的程序则通常使用解释性语言,如JavaScript、VBScript、Perl、Python、Ruby、MATLAB 等等。

    我们都知道 JavaScript 存在变量提升,在函数作用域内的任何变量的声明都会被提升到顶部并且值为 undefined。

    所以JS引擎好像对同一个脚本执行了两次,第一次完成所有声明,然后第二次才执行代码?还是先编译整个代码然后运行它?这两种都不对。

    其实变量声明不过只执行上下文的小把戏。在执行任何语句之前,解释器就要从创建执行上下文后已经存在的作用域中找到变量的值。

    抽象语法树

    抽象语法树(Abstract Syntax Tree,AST),或简称语法树(Syntax tree),是源代码语法结构的一种抽象表示。它以树状的形式表现编程语言的语法结构,树上的每个节点都表示源代码中的一种结构。之所以说语法是“抽象”的,是因为这里的语法并不会表示出真实语法中出现的每个细节。比如,嵌套括号被隐含在树的结构中,并没有以节点的形式呈现;而类似于 if-condition-then 这样的条件跳转语句,可以使用带有两个分支的节点来表示。

    字节码和机器码

    字节码(Byte-code):是一种包含执行程序、由一序列 op 代码/数据对组成的二进制文件。字节码是一种中间码,它比机器码更抽象。

    机器码 (Machine-code):计算机直接使用的程序语言,其语句就是机器指令码,机器指令码是用于指挥计算机应做的操作和操作数地址的一组二进制数。

    JavaScript代码执行过程

    生成AST(抽象语法树)

    生成字节码

    执行代码

    生成AST

    生成AST的步骤可以拆分成以下两个小步骤:

    词法分析:将JavaScript代码解析成一个个词法单元(token)

    语法分析:将词法单元根据一定规则组装成抽象语法树

    通过 javascript-ast 网站,可以大概了解 代码生成的 Tokens 以及 AST大致的样子。

    词法分析:将JavaScript代码解析成一个个词法单元(token)

    例如let a = 2;,通常会被分解为下面这些词法单元 let、a、=、2、; 空格是否会被当做词法单元取决于空格在这门语言中是否会具有意义。

    语法分析:将词法单元根据一定规则组装成 AST

    let a = 2;

    console.log(a);

    我们可以看到生成的AST结构如下:

    高级语言是开发者可以理解的语言,编译器和解释器理解不了。所以无论你使用的是解释型语言还是编译型语言,在编译过程中,它们都会生成一个 AST。当生成 AST之后,编译器/解析器后续的工作都要依靠 AST而不是源码。

    AST是一个非常重要数据结构,比如Babel的工作原理就是: ES6 的代码解析成 AST -> 将 ES6 的 AST 转换成 ES5 的AST -> 将 ES5的 AST 转成 ES5的代码。Babel的相关文章推荐 深入浅出 Babel 上篇:架构和原理 + 实战;我们使用的 Eslint(检查JavaScript编写规范的插件) 的检测流程也是先将源码转换成 AST, 然后利用 AST 来检查代码规范的问题

    生成字节码

    JavaScript引擎通过解释器来将 AST 转换成字节码,字节码是无法直接执行的,需要将其转为机器码才能直接执行。V8早期的时候,是直接将AST转成机器码的,后来因为 V8 需要消耗大量的内存来存放转换后的机器码,导致严重的内存占用问题。为了解决这个问题,引入 了字节码。字节码是比机器码轻量得多的代码。

    字节码是介于 AST 和机器码之间的一种代码。但是与特定类型的机器码无关,字节码需要通过解释器将其转换成机器码后才能执行。

    执行代码

    生成字节码之后,就到了解释和执行字节码阶段了,

    监听热点代码并优化为二进制机器码

    解释器会逐条执行字节码,(解释器除了负责生成字节码,还会负责解释执行机器码) 如果发现一段代码重复执行多次,就会它记为热点代码(HotSpot),V8会将这段热点代码提交给优化编辑器,优化编辑器会在后台将字节码编译为二进制代码,然后在对编译后的二进制代码执行优化操作,并保存下来。保存下来的机器码的作用和缓存很类似,当解释器再次遇到相同的内容时,就可以直接执行保存下来的机器码。

    这样代码执行得越久,执行效率就会越快,因为会有越来越多的字节码被标记为 热点代码,遇到他们就可以直接执行,而不用转成机器码。

    反优化生成的二进制机器码

    JavaScript是一种非常灵活的动态语言,对象的结构和属性在运行时任意被改变,而经过优化后的代码只能针对某种固定结构。一旦在执行过程中,对象的结构被动态修改了,那么优化后的代码会变成无效的代码,这时候优化编辑器就需要执行反优化操作,经过反优化的代码下次执行时就会回退到解释器解释执行。

    字节码的执行是需要配合编译器和解释器的(这种技术称为即时编译 JIT)所以之前说 JS是一种解释型语言并不准确。

    总结

    整个过程如下面流程图所示:

    参考

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    程序是一组计算机能够识别和执行的二进制指令。计算机能够识别和执行的永远都是二进制语言,这样子讲可能有点抽象了。举个简单的例子,比如我们用电脑打开图片,当图片在磁盘上时,它只是一个数据。当图片被打开了,图片会被转化为二进制数据装在到内存中,此时内存中的图片数据,其实就是机器可以识别和执行的了,确切来说,内存中的二进制数据,都是程序。

    我们回到java程序这个话题上来,java程序也是程序。我们编写的xxx.java文件,是什么呢?我们称它为源代码。计算机是不能直接执行源代码的,因为机器不认识它啊。那怎么办呢?只好将源代码翻译成机器能识别的二进制代码了!这个翻译的过程,我们把它称之为“编译”。可是这种直接能运行的二进制代码,在不同的操作系统的运行方式是不同。JAVA程序为了达到所谓的“一次编写,到处运行”,那么想了一个中间一点的办法,先把源代码翻译为java字节码,也就是我们看到的.class文件啦,然后针对不同的操作系统搞了不同的JVM,这个JVM再负责把java字节码转化为计算机能够识别的二进制代码。

    JVM实际上是一种抽象化的计算机体系结构,通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。JVM有自己完善的硬体架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。不同的操作系统上有不同的JVM实现,所谓的跨平台,一次编写,到处编写就是这么来的。

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    我们都知道,源代码就是一段有规则的字符串,我们要把源代码,转换为JVM能够识别的字节码。肯定需要编译器来做这个事情。开动你OO的大脑,跟上节奏,一起分析分析。

    你看哈,所有的源代码都是有规则的。比如java语言的源代码,有很多关键字,比如int, long,float…这些都代表了数据类型,这些关键字是不可分割的,是一种标记我们首先需要讲这些东西提取出来吧。这些都是不能分割的东西,是最小的元素,除了关键字,还有修饰符、变量名、运算符、字面量等等,这些东西比较多,我们可以考虑使用集合来存储它,一般这样的集合我们称之为token集合。这个提取token的过程我们叫做词法分析,最后啊,把源代码转化为一个树型结构的集合,我们称之为抽象语法树。

    然后呢,java程序还有一些默认的事情需要做,比如一个类没有编写构造函数,这个时候,还要去填充默认的构造函数,再比如,对于一些annotation的处理等等,这一类操作都是建立在之前的抽象语法树之上噢。这个过程被叫做符号表填充,符号表是一种用于语言翻译器(例如编译器和解释器)中的数据结构。在符号表中,程序源代码中的每个标识符都和它的声明或使用信息绑定在一起,比如其数据类型、作用域以及内存地址。符号表在编译程序工作的过程中需要不断收集、记录和使用源程序中一些语法符号的类型和特征等相关信息。这些信息一般以表格形式存储于系统中。如常数表、变量名表、数组名表、过程名表、标号表等等,统称为符号表。对符号名进行地址分配时,符号表是地址分配的依据。

    源代码的信息经过收集和填充之后,是需要做一些检查的事情的,比如变量使用前是否已被声明、变量和赋值之间的数据类型是否匹配,这类事情被叫做标注检查。还有一些事情,比如去检查方法体的每条途径是否都有返回值,返回值是否正确,异常是否都正确处理等等这一类的事情,被叫做数据及控制流分析,总之就是检查语法是否满足语言特性。还有一些支持语言特性的事情,比如支持泛型、支持枚举、自动装箱与拆箱、支持可变参数等等,被做解语法糖,以上这些过程都可以被称为语义分析。

    做完了这些事情自然就是生成java字节码了。这个过程其实就是将之前各个阶段产生的信息,写入到磁盘中,另外还要进行少量的代码添加和转换工作。

    我们可以简单的画个图,java代码的编译过程如下:

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    我们先来搞懂什么是环境变量吧,环境变量一般是指在操作系统中,用来指定操作系统运行环境的一些参数,比如系统文件夹位置等等。配置JAVA程序的环境变量,等于是告诉操作系统,“我”在哪个位置。这个“我”就是JVM的位置。如果不做配置,操作系统是找不到我的,java程序的执行也就无从谈起了。

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    在思考字节码的加载过程前,我们不妨看看,一个类什么时候会被加载JVM规范要求,一个类或接口在初次使用时,才会被初始化。也就是在第一次才会被初始化。那么我们什么时候才会使用到一个类呢?创建实例、静态方法调用、调用main方法、初始化一个子类必先初始化其父类也算吧、比如使用某个静态常量(非final的那种)、使用反射调用方法……这些行为属于主动去触发的,算主动使用了,除此之外的行为,都属于被动使用了。比如编写main方法,直接访问子类从父类继承而来的静态属性,这种情况下,父类会被初始化,而子类不会,子类只会被加载。

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    除了加载之外,还会干什么事情呢?开动你OO的大脑想想肯定需要验证吧?要不数据对不对还不知道呢。在使用之前,总还是需要准备一下吧比如为变量分配点内存什么的。Java代码的引用是不是也需要换为内存地址或者偏移量呢?还是需要做些初始化的事情吧?比如静态代码变量,静态代码块什么的。具体步骤嘛,大概率长下面这样:

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    嗯,我们先想想,java程序中都包含哪些东西吧,具体步骤会不会先不说,我们可以利用OO的思想考虑一下吧。首先呢,java源代码需要被执行,那么它就是java字节码吧。Java字节码需要被执行,肯定需要一个加载字节码的系统,因为我们加载的是一个又一个类,那么姑且叫做类加载系统吧,字节码被加载了,肯定需要被执行,那么这个执行代码的东西,我们就叫它执行引擎好了。我们知道,每一个操作系统都提供了系统函数用于调用,但是每一个操作系统都有所不同。所以呢,我们可以考虑对这些系统函数做一个封装,这些被封装的系统函数又好多的,我们就叫做本地方法库吧。考虑到操作系统也可能不断升级,我们考虑利用面向对象的特性去解决它,嗯,先封装为接口吧,这样把接口与执行引擎和本地方法库进行对接,如果操作系统发生变化,接口不用变化了,改本地方法库就好了。这些接口当然是叫本地接口了。

    执行层面的事情考虑好了,我们想一想,java程序都包含了哪些东西?java程序会创建对象吧?把这些对象集中起来管理,这个地方就叫堆。我们运行的java程序,都是要调用方法才能执行的,一个对象中,比如方法,常量,有静态变量,这些东西我们就把它放到方法区吧,他们和程序的运行是相关的。可是好多时候,java还需要调用系统函数,还可能执行其他语言编写的代码啊,这个怎么办呢?也好办,再搞一个本地方法区去存放它就好了。

    这些东西都想好了,可是程序依然没能运行起来鸭,那么每一个方法又有什么东西?有方法变量,有返回值,有我们编写的基本语句,有其他方法的调用,方法怎么才能被调用到?肯定是需要地址的啊。好嘛,这堆东西我们一股脑儿的放一起吧,交给执行引擎去执行吧。可是这个地方还没有名字鸭,就叫虚拟机栈吧。嗯,好像还没遇到本地方法,遇到了怎么办?再搞个本地方法栈吧。

    接下来我们要考虑程序的具体执行了。一个程序虽然被编译了,但是程序与程序之间还有一些调用关系,这些调用关系需要装配成到一起,程序才能正确执行。这个装配的过程叫做链接。考虑到库函数是很多的,如果在程序运行前需要全部装配好的话,会占用大量的资源。那么我们可以考虑在程序加载时,在来做这个装配。这个过程我们叫做动态链接吧。

    那么这样一来,我们可以把每个方法的执行,放到虚拟机栈中,为其分配一个栈帧,每个栈帧都装着方法变量,操作栈数,动态链接,和方法出口就好了。

    嗯,当然,程序想要连续的运行下去,必须让CPU知道下一条指令的地址在哪儿,那么这个自然是程序计数器的功能啦。Java是一个多线程的语言,为了让程序更快的执行,我们每一个线程分配虚拟机栈,本地方法栈,程序计数器就好啦。到此为止,为了方便理解和记忆,我们得到了下面这个草图:

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    缓存是什么?是计算结果。什么场景下需要缓存?多次需要结果的地方需要缓存。字节码被解释执行一次,就可以得到相关机器码的执行结果,为什么不把这个相关的机器码“缓存起来”,将多次执行的字节码直接转换为机器码,下次就不解释了,直接执行机器码就好了。

    JDK的 HotSpot虚拟机就搞定了这个问题。提供了两种代码的执行方式:

    1.解释执行,即逐条将字节码翻译成机器码并执行。

    2.即时编译(Just-In-Time compilation, JIT), 即将一个方法中包含的所有字节码编译成机器码后再执行。

    HotSpot是一种热点探测技术,它又是怎么知道哪些代码是热点呢?当然是需要计数器了。没有统计就没有准确嘛。当方法执行超过一定阈值,就认为是热点,就把这段字节码转换为机器码就好了鸭。要统计方法的执行热点怎么办鸭?自然是看方法被了用了多少次了,方法里还有循环体,是不是也应该统计下呢?

    HotSpot提供了两种计数器,一种是方法调用计数器,用于统计方法的调用次数,一种是回边计数器,用于统计方法体中循环体代码的执行次数。那你说代码怎么执行呢?画个流程图吧,大概率是这样的:

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    我还是会坚持写技术文章,再难也要坚持,只是速度可能没以前快了,但是很多内容是需要你看完认真思考的,知识的掌握不是学来的,敲视频代码敲会的,学会思考,学会真正的OO,慢慢的你就会快速进入一个高手的境界。

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    实验目的: 学会组合逻辑电路的设计;
    实验平台: FPGA开发板;

    实验原理
    译码器(Decoder)是一种多输入多输出的组合逻辑电路,负责将二进制代码翻译为特定
    的对象(如逻辑电平等),功能与编码器相反。
    此设计以3-8译码器为例,其真值表如下所示:

    A B C OUT
    0 0 0 0000_0001
    0 0 1 0000_0010
    0 1 0 0000_0100
    0 1 1 0000_1000
    1 0 0 0001_0000
    1 0 1 0010_0000
    1 1 0 0100_0000
    1 1 1 1000_0000

    译码器Verilog实现

    module decoder 3-8(
    					A,B,C,OUT
    					);
    input A;
    input B;
    input C;
    output reg [7:0] OUT;
    always @(A,B,C)
    	begin
    	case({A,B,C})
    	3'b000:OUT=8'b0000_0001;
    	3'b001:OUT=8'b0000_0010;
    	3'b010:OUT=8'b0000_0100;
    	3'b011:OUT=8'b0000_1000;
    	3'b100:OUT=8'b0001_0000;
    	3'b101:OUT=8'b0010_0000;
    	3'b110:OUT=8'b0100_0000;
    	3'b111:OUT=8'b1000_0000;
    	end
    endmodule
    

    激励仿真及仿真测试

    'timescale 1ns/1ns
    module decoder3_8_tb;
    reg A;
    reg B;
    reg C;
    wire [7:0] OUT;
    decoder3_8 decoder3_8
    			.A(A),
    			.B(B),
    			.C(C),
    			.OUT(OUT)
    );
    initial begin
    A=0;B=0;C=0;
    #100;
    A=0;B=0;C=1;
    #100;
    A=0;B=1;C=0;
    #100;
    A=0;B=1;C=1;
    #100;
    A=1;B=0;C=0;
    #100;
    A=1;B=0;C=1;
    #100;
    A=1;B=1;C=0;
    #100;
    A=1;B=1;C=1;
    end
    endmodule
    

    设置好仿真脚本后进行功能仿真,可以看到如图 7.2 所示的波形。首先可以看出输入信
    号 a、b、c 每一时刻的状态与仿真文件中的赋值情况一致。再观察输出信号 out,发现当输入为 000 时输出为 0000_0001;当输入为 001 时输出为 0000_0010。可自行分析其他状态,最终得出逻辑代码符合既定的设计要求,至此功能仿真结束.
    在这里插入图片描述

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  • 编译器和解释

    2020-03-25 22:38:58
    编译型语言:把做好的源程序全部编译成二进制代码的可运行程序。 什么是解释 解释是一种计算机程序,它直接执行由编程语言或脚本语言编写的代码,并不会把源代码预编译成机器码。 解释型语言:把做好的源程序...
  • 原网页:ROS-Industrial 1. ROS-I 安装 这个网页介绍了ROS-I如何安装在PC上或者不同的机器人控制上。 2. 前提 所有的ROS-I软件包都必须安装在装了ROS的电脑上... 安装有两个选项:二进制文件和源代码。 3.1 ...
  • web2py官方文档翻译03

    2019-01-31 00:36:00
    web2py进来二进制包为Windows和Mac OS x包括Python解释,所以你不需要预装。 还有一个源代码版本运行在Windows,Mac,Linux和其他Unix系统。 Windows和mac OS X的二进制版本包括必要的Python解释。 Python源代码包...
  • 2-4译码设计

    2020-12-09 00:29:19
    译码(Decoder)能将二进制代码的特定含义翻译出来,是一类多输入多输出组合逻辑器件,其可以分为:变量译码和显示译码两类。 变量译码一般是一种较少输入变为较多输出的器件,常见的有n线-2^n线译码和BCD码译码...
  • FoxEditor是一款专业实用的文本编辑软件。该款编辑主要用于文本、... 在快速且平静的安装操作之后,您会受到熟悉的界面的欢迎,您可以将DOC导出到HTML或RTF格式,而十六进制代码可以翻译二进制。  可以将选定文
  • Python代码加密流程

    2019-09-20 05:16:21
    Python语言写的程序无需编译成二进制文件代码,可以直接从源代码运行程序。在计算机内部, Python解释把源代码转换成字节码的中间形式,然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行,这使得 Python程序更加易于移植。...
  • 3-8译码设计

    2020-12-09 00:30:45
    译码(Decoder)能将二进制代码的特定含义翻译出来,是一类多输入多输出组合逻辑器件,其可以分为:变量译码和显示译码两类。 变量译码一般是一种较少输入变为较多输出的器件,常见的有n线-2^n线译码和BCD码译码...
  • 译码(Decoder)能将二进制代码的特定含义翻译出来,是一类多输入多输出组合逻辑器件,其可以分为:变量译码和显示译码两类。 变量译码一般是一种较少输入变为较多输出的器件,常见的有n线-2^n线译码和BCD码译码...
  • 所谓汇编就是将汇编语言翻译二进制代码的过程。编程语言 因为汇编语言没有移植性,发明了一次编写,多次翻译(编译)的编程语言。编译性语言和解释性语言 在拨不通的硬件环境和系统环境上,装上对应版本的解释,而...
  • python入门介绍一、编程语言的分类分类:机器语言:用二进制代码0和1描述的指令称为机器指令,由于计算机内部是基于二进制指令工作的,所以机器语言是直接控制计算机硬件汇编语言:汇编语言的实质和机器语言是相同的,...

空空如也

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二进制代码翻译器