Zbirnik

Procesor razume le strojni jezik, a zamudno pisanje $\to$ uporaba zbirnega jezika: linearna preslikava v strojni jezik
Prevajalnik: zbirni jezik $\to$ strojni jezik, mnemoniki $\to$ operacijske kode, operandi $\to$ številske vrednosti

Specializirane vrste zbirnikov

• modularni: omogoča pisanje programa v modulih namesto eni sami datoteki
• mikro: zbiranje na še nižji nivo - mikroprocesorske ukaze
• makro: omogoča uporabo makrojev
  Ukazi makroja se vrinejo nepsredno v kodo namesto imena makroja (namesto klica podprograma)
• meta: podamo opis računalnika, za katerega naj zbira
• prečni: omogoča zbiranje za druge arhitekture, kakor na kateri teče
• "naloži in izvedi": hkratno prevajanje neposredno v pomnilnik in izvajanje

Zbirniški stavek

[<oznaka stavka>] <ločilo> <mnemonik> {<ločilo> <operand>} [<ločilo> <komentar>]

• oznaka stavka: simbolično ime / naslov vrstice za kasnejše naslavljanje nanjo
  Lokacija: na začetku vrstice - levi naslov / desno od mnemonika (kot operand) - desni naslov
• mnemonik: okrajšava strojnega ukaza
• ločilo: izbrani znaki za enostavnejše delo pregledovalnika
• operand: simbolično ime (oznaka stavka) / ime konstante (EQU) / številske vrednosti (#1)

Osnovne naloge

1. Pregledovalnik: pregled in razčlenitev zbirniškega stavka
2. Nadomestitev mnemonikov z operacijskimi kodami
3. Nedomestitev simboličnih imen z ustreznimi številskimi vrednostmi
4. Razširitev simboličnih operandov (EQU)
5. Pretvorba konstant iz izvorne oblike v notranjo strojno predstavitev
6. Prevedba in inetrpretacija “psevdo ukazov”
   Psevdo ukazi: direktive, namenjene zbirniku, ki se ne prevedejo v strojno kodo (npr. START, RESW, …)
7. Tvorba strojnih ukazov in izpis kode
8. Priprava in izpis liste prevajanj - vhodni izvorni stavek, objektna koda, številske vrednosti, …
9. Tvorba množic tabel - simbolna tabela, tabela sekcij, …
10. Specialne možnosti

Lokacijski števec

Zbirnik za vsak ukaz ugotovi, koliko pomnilnika zasede $\to$ vodi trenutno zasedenost pomnilnika
Uporaba pri razbiranju naslovov posameznih zbirniških stavkov

Pregledovalnik

Vhodne vrstive zbirne kode razgradi na enote in jih okvalificira
Implementacija: končni avtomat in konstrukcija tabel

Ukazna tabela

Nespremenljiva tabela, zapečena v zbirnik, s funkcijo iskanja
Vsebuje sezname:

• mnemonik - operacijska koda - tip ukaza - št. operandov
• register - št. registra
• psevdoukaz

Implementacija: urejena tabela (hitrejše iskanje): po abecedi / po pogostosti
Uporaba: določanje velikosti prevedenega ukaza (za lokacijski števec), pretvorba mnemonikov v strojno kodo

Simbolna tabela

Vsebuje: levi naslov - lokacijski števec / vrednost pri EQU
Implementacija: hashmap
Uporaba: razreševanje simboličnih imen
Možne težave:

• D naslov se pojavi pred L $\to$ dopolnimo kasneje ko poznamo lokacijo definicije
• L naslov se pojavi dvakrat $\to$ napaka (dvoumnost)
• D naslov se ne razreši $\to$ napaka (ni definicije simbola)

Vnaprejšnje sklicevanje

Razpoznamo desni naslov (uporaba) pred levim naslovom (definicijo)

Enoprehodni zbirnik

Eno branje datoteke
Rešitev:

• omejevanje programerja: zahteva po definiciji levega naslova pred uporabo
  Omejitev: skoki naprej niso podprti $\to$ težje programiranje
• turbo princip “naloži in izvedi”: beleženje manjkajočih simbolov in popravljanje za nazaj
  Predpostavka: vsa orodja in celoten program morajo biti ves čas v delovnem pomnilniku
• naslavljanje s simbolno tabelo: sklicevanje na vpis v simbolni tabeli namesto na simbol
  Slabosti: programu potrebno pridružiti celo simbolno tabelo, ena stopnja naslavljanja več $\to$ počasneje

Dvoprehodni zbirnik

Dvakratno branje datoteke
Na začetku obeh prehodov lokacijski števec nastavimo na enako vrednost (START ...)

Prvi prehod

Razreši vse leve naslove - zapis v simbolno tabelo
Ukaz v zbirnem jeziku:

1. L = dolžina strojnega ukaza (iz operacijske table)
2. zapis <oznaka>:<lokacijski števec> v simbolno tabelo
3. LŠ = LŠ + L

Navodila zbirniku:

• rezervacije in inicializacije (RESW, BYTE)
  1. zapis <oznaka>:<lokacijski števec> v simbolno tabelo
  2. LŠ = LŠ + <dolžina rezervacije>
• konstanta (EQU)
  1. zapis <oznaka>:<vrednost> v simbolno tabelo
• izhodišče (ORG)
  1. LŠ = <vrednost operanda>
• konec (END)

Drugi prehod

Zamenjaj desne naslove z vrednostmi iz simbolne tabele
Ukaz v zbirnem jeziku:

1. iz operacijske tabele preberi opcode, tip in dolžino ukaza
2. iz simbolne tabele preberi vrednost operanda (desnega naslova)
3. generiraj in izpiši strojno kodo
4. LŠ = LŠ + L

Navodila zbirniku:

• rezervacije (RESW)
  1. LŠ = LŠ + <dolžina rezervacije>
• rezervacija + inicializacija (BYTE)
  1. generiraj objektno kodo - vrednost konstante
  2. LŠ = LŠ + <dolžina rezervacije>
• konstanta (EQU)
• izhodišče (ORG)
  1. LŠ = <vrednost operanda>
• konec (END)

Komunikacija med obema prehodoma

• samo simbolna tabela
• pri prehod ustvari vmesno datoteko z vso dotedanjo analizo $\to$ drugi prehod bere le to
  
  
  
  
  
  
  
  

Tvorba operacijske kode in operandov

Operacijska koda poleg mnemonika lahko odvisna tudi od:

• načina naslavljanja (npr. RET odvisen od bližine naslova)
• tipa operandov (npr. ADD odvisen od velikosti operanda; kateri operand je register in kateri pomnilniški naslov)
• velikost konstante (npr. EQU velikost operanda $\to$ direktno/razširjeno naslavljanje)

Operand:

• rezervirane besede (npr. oznake registrov), pogosto shranjujemo v operacijski tabeli
• številska konstanta v ukazu
• simbolično ime (desni naslov) v simbolni tabeli
• sestavljen operand iz simboličnih imen, konstant / računskih operatorjev / logičnih operatorjev

Objektna koda

Program $\to$ objektna koda $\to$ objektna datoteka v objektnem formatu (standardu)
Uporaba: samostojen program / modul v večjem programu

SIC objektna datoteka

Tekstovni format s 3 vrstami zapisov:

1. Zaglavje (Header - H): (1) H, (2-7) ime programa, (8-13) začetni naslov, (14-19) dolžina programa (LŠ + dolžina ukaza END)
2. Programski zapis (Text - T): (1) T, (2-7) začetni naslov T zapisa, (8-9) dolžina T zapisa $\to$ max 30 = 0x1E bajtov, (10-69) objektne kode 3B ukazov $\to$ max 10 ukazov
3. Zapis za konec (End - E): (1) E, (2-7) naslov prvega izvršljivega ukaza

Posebnosti pri SIC/XE

Več formatov ukazov: 1/2/3/4-B koda
Več načinov naslavljanja: takojšnje - #<operand> in posredno - @<operand>
Registrsko-registrski ukazi: več ukazov
Relativno naslavljanje: privzeto PC, sicer bazno (če direktiva BASE), ne pozabi na n in i bite

• PC-relativno: odmik = UN - (LŠ) - L
• bazno-relativno: odmik = UN - (B)
  Uporaba 4-zlogovnega razširjenega formata: +<ukaz>

Prenaslavljanje

Absolutni programi: fiksen nalagalni prostor - redko uporabno v praksi zaradi nalaganja programov na naključno mesto v pomnilniku

• na nalagalni naslov so občutljivi le neposredni (ne-relativni) naslovi
• prenaslavljanje ni potrebno pri ukazih: PC/bazno reativno naslavljanje / formata ukazov 1 in 2

Zbirnik označi neposredne naslove, da jim nalagalnik prišteje vrednost nalagalnega naslova:
Prilagoditveni zapis (M-Modification): (1) M, (2-7) relativna lokacija ukaza, (8-9) dolžina naslovnega polja (ponavadi 05/06 - katere pol-byte popraviti)
Smiselno za malo ukazov potrebnih popravkov, sicer raje uporabimo
Bitna maska v T zapisu: (1) T, (2-7) naslov, (8-9) dolžina, (10-12) prilagoditveni biti $\to$ vsak bit pove, če je potrebna sprememba ukaza, (13-72) objektna koda

Programski bloki

Programsko kodo želimo razdeliti v bloke (koda, krajše in daljše spremenljivke)

• poenostavljeno naslavljanje in lažje programiranje

Zbirnik namesto programerja označene odseke zbirne kode združi v bloke objektne kode
Ukaz: USE <ime_bloka>

• dogovor: privzet neimenovan blok se razteza od začetka programa/ukaza USE brez podanega imena do prvega imenovanega bloka

1. prehod

Generacija 2 tabel: simbolni tabeli dodamo stolpec "blok", tabela blokov - ime, naslov, dolžina
Ko zbirnik zazna ukaz USE:

• LŠ prejšnjega bloka zapiše v stolpec “dolžina” v tabelo blokov v pravilno vrstico
• v tabeli blokov poišče pravi novi blok:
  • ne obstaja: ustvari nov blok
  • obstaja: LŠ=dolžina + povečaj naslove vseh blokov za njim za podaljšano dolžino tega bloka

2. prehod

Izračun vrednosti vseh simboličnih imen z uporabo obeh tabel
Objektno kodo izpisujemo po vresti kot ve v izvorni kodi, saj smo za vsak blok shranili LŠ - končno relativno nalagalno lokacijo

Kontrolne/nadzorne sekcije

Ločene programske enote v eni/več datotekah, ki sestavljajo program - omogočajo prevajanje le dela programa

• EXTDEF: izvoz simbola iz sekcije $\to$ zbirnik jih bo označil, povezovalnik popravi naslove
• EXTREF: uvoz simbola iz druge sekcije

Novi/prilagojeni zapisi:

1. Definicijski zapisi (D - Definition): (1) D, (2-7) ime zunanjega simbola, (8-13) relativni naslov zunanjega, (14-73) informacije o ostalih simbolih - ponavljanje 2-13
2. Referenčni zapis (R - Reference): (1) R, (2-7) ime zunanjega simbola, (8-73) informacije o ostalih simbolih - ponavljanje (2-7)
3. prilagoditveni zapis (M - Modification): (1) M, (2-7) začetni naslov polja v kodi, (8-9) dolžina polja, (10) smer popravka - + ali -, (11-16) ime zunanjega simbola, katerega vrednost je treba prišteti/odšteti

Literali

Literal: konstanta brez imena, uporabljena neposredno v zbirniškem ukazu
Zbirnik:

• za literal rezervira prostor: na koncu programa / tik po skočnem ukazu / po ukazu LTORG
• se nanj sklicuje preko enostavnega naslavljanja (ne takojšnje)
• prepozna dvojne literale: zanje rezervira en prostor in se sklicuje le nanj

Za razreševanje zbirnik uporabi tabelo literalov s stolpci: literal, dolžina, tip, naslov (npr. EOF, 3, C, …)

1. prehod

Za vsak najdeni literal preveri tabelo, če ne obstaja: določi dolžino in tip, naslov pusti prazen
Ko pride do mesta za rezervacijo prostora določi vrednosti naslovov:

• naslov(0) = LŠ
• naslov(i) = naslov(i-1) + dolžina(i-1)

2. prehod

Vsak najdeni literal zamenja z naslovom iz tabele
Ko pride do mesta za rezervacijo prostora vse literale prepiše v objektno kodo

Simbolične konstante (EQU)

Simboličnemu imenu lahko priredimo:

• konstantno vrednost / vrednost oznake (npr. ALFA EQU 5)
• enačimo vrednosti simbolnih imen (npr. BETA EQU ALFA)
• vrednost aritmetičnega ukaza (npr. GAMA EQU ALFA-BETA+3)
• vrednost LŠ - naslov naslednje pomnilniške lokacije (npr. BUFEND EQU *)

Izrazi so lahko:

• relativni: vrednost odvisna od LŠ $\to$ pozitiven predznak, brez množenja/deljenja
• absolutni: vrednost neodvisna od LŠ $\to$ same absolutne konstante / relativne komponente nastopajo v obratno predznačenih parih

Vnaprejšnje sklicevanje - pred 2. prehodom morajo biti vse vrednosti simboličnih imen znane:

• prepovemo vnaprejšnje sklicevanje
• tabela vnaprejšnjih referenc (dodani stolpci simbolni tabeli): simbolično ime, odvisnost, referenca/vrednost, odvisniki
  Cilj: v stolpcu odvisnost imeti same ničle, sicer nerazrešen simbol / ciklične reference

Delovanje zbirnika

SIM EQU REF
Nova simbolična konstanta - ustvari novo vrstico:

• referenca = REF
• odvisnost = št. odvisnosti v REF
• vsem simbolom iz REF dodaj SIM med odvisnike, če simbol iz REF še ne obstaja ustvari novo vrstico

Razreševanje simbolov: ko je odvisnost = 0 pomeni, da ni več neznank v REF

• izračunamo referenca
• vsem ostalim simbolom, ki so v odvisniki: odvisnost -= 1