Project

General

Profile

Язык описания шаблонов тестовых программ » History » Version 41

Alexander Kamkin, 09/29/2011 01:54 PM

1 4 Alexander Kamkin
h1. Язык M4TEST описания шаблонов тестовых программ
2 1 Alexander Kamkin
3 18 Alexander Kamkin
Язык *M4TEST* (Macro language for TEST programs) предназначен для компактного и переиспользуемого описания тестов для микропроцессоров и других программируемых устройств. Язык представляет собой смесь языка ассемблера целевого микропроцессора (*TL*, Target Language) и управляющего языка высокого уровня (*ML*, Meta Language). При этом ML можно рассматривать как макропроцессор, поскольку в результате выполнения его конструкций генерируется текст на TL. Кроме того, никто не запрещает использовать стандартные препроцессоры (например, препроцессор С/C++ или макропроцессор m4).
4 1 Alexander Kamkin
5 31 Alexander Kamkin
Обработка M4TEST-шаблона состоит из следующих шагов:
6 26 Alexander Kamkin
7 32 Alexander Kamkin
# Препроцессирование кода.
8 35 Alexander Kamkin
# Трансляция шаблона в программу на Ruby (*язык обсуждается*).
9 32 Alexander Kamkin
# Выполнение полученной программы.
10 27 Alexander Kamkin
11 1 Alexander Kamkin
При выполнении программы, она генерирует программу путем обращения к базе данных ограничений, солверам и другим стандартным компонентам генератора (*API генератора обсуждается*).
12 35 Alexander Kamkin
13 36 Alexander Kamkin
Почему для генерирующей программы выбран Ruby? Удобный язык, для которого есть реализация для JVM (JRuby), что облегчает интеграция с компонентами генератора, написанными на Java.
14 26 Alexander Kamkin
15 12 Alexander Kamkin
h2. Интуитивное описание языка на примерах
16
17 17 Alexander Kamkin
h3. Пример 1 (MIPS)
18 14 Alexander Kamkin
19 13 Alexander Kamkin
<pre>
20 41 Alexander Kamkin
template MyTemplate {
21 38 Alexander Kamkin
    # Повторить в тестовой программе 100 раз следующую ситуацию
22
    100.times {
23 41 Alexander Kamkin
        # Загрузка в регистр @Reg1 содержимого памяти по адресу, содержащемуся в регистре @Base1
24
        ld @Reg1, 0x0(@Base1)   @ choice{L1Hit:50}                       # Попадание в кэш-память L1 осуществляются с вероятностью 50%
25 38 Alexander Kamkin
        # Загрузка в регистр Reg2 содержимого памяти по адресу, содержащемуся в регистре Base2
26 41 Alexander Kamkin
        ld @Reg2, 0x0(@Base2)   @ choice{L1Hit:50} && [Base1] != [Base2] # Адреса первой и второй интрукции загрузки не должны совпадать
27
        # Запись результата сложения содержимого регистров @Reg1 и @Reg2 в регистр @Res
28
        dadd @Res, @Reg1, @Reg2 @ !IntegerOverflow                       # При сложении не должно возникать переполнения
29 28 Alexander Kamkin
    }
30 14 Alexander Kamkin
}
31 13 Alexander Kamkin
</pre>
32 12 Alexander Kamkin
33 23 Alexander Kamkin
В результате обработки этого шаблона будет сгенерирована программа следующего вида.
34 19 Alexander Kamkin
35
<pre>
36 30 Alexander Kamkin
...
37
ld Reg001_1, 0x0(Base001_1)
38
ld Reg001_2, 0x0(Base001_2)
39
dadd Res001, Reg001_1, Reg001_2
40
...
41
ld Reg100_1, 0x0(Base100_1)
42
ld Reg100_2, 0x0(Base100_2)
43
dadd Res100, Reg100_1, Reg100_2
44
...
45 19 Alexander Kamkin
</pre>
46
47 22 Alexander Kamkin
В этой программе @RegXXX_{1,2}@, @BaseXXX_{1,2}@ и @ResXXX@ - это регистры общего назначения (некоторые из них совпадают друг с другом). В начале программы (возможно, и в некоторых промежуточных точках) располагается *управляющий код*, инициализирующий регистры и память так, чтобы удовлетворить заданным в шаблоне ограничениям (это наиболее интеллектуальная часть обработки шаблона).
48 19 Alexander Kamkin
49 13 Alexander Kamkin
h2. Формализованное описание языка
50 12 Alexander Kamkin
51 2 Alexander Kamkin
Шаблон - это последовательность операторов.
52
53 1 Alexander Kamkin
<pre>
54 25 Alexander Kamkin
Template ::= "template" Identifier "(" (Parameter ("," Parameter)*)? ")" "{" (Statement)* "}"
55 1 Alexander Kamkin
</pre>
56
57 2 Alexander Kamkin
Операторы делятся на два класса: реальные операторы (операторы, которые порождают код) и мета операторы (операторы, которые используются для управления генерацией кода).
58
59 1 Alexander Kamkin
<pre>
60 2 Alexander Kamkin
Statement ::= RealStatement | MetaStatement
61 1 Alexander Kamkin
</pre> 
62
63
<pre>
64 2 Alexander Kamkin
InstructionStatement ::= (Instruction | InstructionClass) (@ Situation)?
65 1 Alexander Kamkin
</pre>
66
67 2 Alexander Kamkin
Формат инструкции зависит от ассемблера. Обычно он имеет следующий вид: 
68
69 1 Alexander Kamkin
<pre>
70
ConcreteInstruction ::= Identifier (Parameter (, Parameter)+)?
71
</pre>
72
73
<pre>
74
InstructionClass ::= Identifier (Parameter (, Parameter)+)?
75 2 Alexander Kamkin
</pre>
76
77
<pre>
78
MetaStatement ::= MetaVariableDeclaration |
79
                  MetaVariableAssignment  |
80
                  MetaIfStatement         |
81
                  MetaForStatement        |
82 1 Alexander Kamkin
                  MetaWhileStatement      |
83
                  ...
84
                  
85
</pre>
86
87
h2. Распределение регистров
88
89 38 Alexander Kamkin
Для распределения регистров в программе используются следующие правила:
90 1 Alexander Kamkin
91 38 Alexander Kamkin
1. Если в качестве регистра в шаблоне используется конкретный регистр, а не переменная, то этот регистр используется и в сгенерированной программе.
92
93 40 Alexander Kamkin
Например, для шаблона
94 38 Alexander Kamkin
95 1 Alexander Kamkin
<pre>
96 40 Alexander Kamkin
ori @r, r0, 0x0
97
</pre>
98
99
второй регистр инструкции @ori@ (регистр @r0@) фиксирован. Примером программы для этого шаблона является
100
101
<pre>
102
ori r7, r0, 0x0
103 41 Alexander Kamkin
</pre>
104 40 Alexander Kamkin
105
2. Если имена переменных, обозначающих регистры, в шаблоне совпадают (в пределах одной области видимости), то в соответствующих частях итоговой программы будет использоваться один и тот же регистр.
106
107
Например, для шаблона
108
109
<pre>
110 38 Alexander Kamkin
3.times {
111 40 Alexander Kamkin
    add @r1, @r2, @r3
112
    sub @r4, @r1, @r5 # Результат сложения используется в качестве вычитаемого
113 1 Alexander Kamkin
}
114 38 Alexander Kamkin
</pre>
115
116
первый регистр инструкции @add@ всегда будет совпадать со вторым регистром инструкции @sub@, хотя эти регистры могут быть разными на разных итерациях:
117
118
<pre>
119
add r2,  r10, r5
120
add r9,  r2,  r15
121
...
122
add r11, r27, r5
123 39 Alexander Kamkin
add r9,  r11, r15
124 1 Alexander Kamkin
</pre>