Project

General

Profile

Язык описания шаблонов тестовых программ » History » Version 53

Alexander Kamkin, 09/29/2011 04:30 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 42 Alexander Kamkin
        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 42 Alexander Kamkin
        ld @Reg2, 0x0(@Base2)   @ choice{L1Hit:50} && [@Base1] != [@Base2] # Адреса первой и второй интрукции загрузки не должны совпадать
27 41 Alexander Kamkin
        # Запись результата сложения содержимого регистров @Reg1 и @Reg2 в регистр @Res
28 42 Alexander Kamkin
        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 46 Alexander Kamkin
# --------------------------------------------------------------------------------
38 30 Alexander Kamkin
ld Reg001_1, 0x0(Base001_1)
39
ld Reg001_2, 0x0(Base001_2)
40
dadd Res001, Reg001_1, Reg001_2
41
...
42 46 Alexander Kamkin
# --------------------------------------------------------------------------------
43 30 Alexander Kamkin
ld Reg100_1, 0x0(Base100_1)
44
ld Reg100_2, 0x0(Base100_2)
45
dadd Res100, Reg100_1, Reg100_2
46
...
47 19 Alexander Kamkin
</pre>
48
49 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).
50 19 Alexander Kamkin
51 13 Alexander Kamkin
h2. Формализованное описание языка
52 12 Alexander Kamkin
53 2 Alexander Kamkin
Шаблон - это последовательность операторов.
54
55 1 Alexander Kamkin
<pre>
56 25 Alexander Kamkin
Template ::= "template" Identifier "(" (Parameter ("," Parameter)*)? ")" "{" (Statement)* "}"
57 1 Alexander Kamkin
</pre>
58
59 2 Alexander Kamkin
Операторы делятся на два класса: реальные операторы (операторы, которые порождают код) и мета операторы (операторы, которые используются для управления генерацией кода).
60
61 1 Alexander Kamkin
<pre>
62 2 Alexander Kamkin
Statement ::= RealStatement | MetaStatement
63 1 Alexander Kamkin
</pre> 
64
65
<pre>
66 2 Alexander Kamkin
InstructionStatement ::= (Instruction | InstructionClass) (@ Situation)?
67 1 Alexander Kamkin
</pre>
68
69 2 Alexander Kamkin
Формат инструкции зависит от ассемблера. Обычно он имеет следующий вид: 
70
71 1 Alexander Kamkin
<pre>
72
ConcreteInstruction ::= Identifier (Parameter (, Parameter)+)?
73
</pre>
74
75
<pre>
76
InstructionClass ::= Identifier (Parameter (, Parameter)+)?
77 2 Alexander Kamkin
</pre>
78
79
<pre>
80
MetaStatement ::= MetaVariableDeclaration |
81
                  MetaVariableAssignment  |
82
                  MetaIfStatement         |
83
                  MetaForStatement        |
84 1 Alexander Kamkin
                  MetaWhileStatement      |
85
                  ...
86
                  
87
</pre>
88
89
h2. Распределение регистров
90
91 38 Alexander Kamkin
Для распределения регистров в программе используются следующие правила:
92 1 Alexander Kamkin
93 43 Alexander Kamkin
*1. Если в качестве регистра в шаблоне используется конкретный регистр, а не переменная, то этот регистр используется и в сгенерированной программе.*
94 38 Alexander Kamkin
95 40 Alexander Kamkin
Например, для шаблона
96 38 Alexander Kamkin
97 1 Alexander Kamkin
<pre>
98 40 Alexander Kamkin
ori @r, r0, 0x0
99
</pre>
100
101 43 Alexander Kamkin
второй регистр инструкции @ori@ (регистр @r0@) фиксирован. Примером программы, соответствующей этому шаблону является
102 40 Alexander Kamkin
103
<pre>
104 47 Alexander Kamkin
ori r7, r0, 0x0 # Регистр r0 фиксирован
105 41 Alexander Kamkin
</pre>
106 40 Alexander Kamkin
107 49 Alexander Kamkin
*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.*
108 40 Alexander Kamkin
109
Например, для шаблона
110
111
<pre>
112 44 Alexander Kamkin
2.times {
113 40 Alexander Kamkin
    add @r1, @r2, @r3
114
    sub @r4, @r1, @r5 # Результат сложения используется в качестве вычитаемого
115 1 Alexander Kamkin
}
116 38 Alexander Kamkin
</pre>
117
118
первый регистр инструкции @add@ всегда будет совпадать со вторым регистром инструкции @sub@, хотя эти регистры могут быть разными на разных итерациях:
119 1 Alexander Kamkin
120
<pre>
121 46 Alexander Kamkin
# --------------------------------------------------------------------------------
122 1 Alexander Kamkin
add r2,  r10, r5
123
sub r9,  r2,  r15 # Зависимость по регистру r2
124 46 Alexander Kamkin
# --------------------------------------------------------------------------------
125 1 Alexander Kamkin
add r11, r27, r9
126 46 Alexander Kamkin
sub r9,  r11, r23 # Зависимость по регистру r11
127 1 Alexander Kamkin
</pre>
128 49 Alexander Kamkin
129
Более сложный пример
130 50 Alexander Kamkin
131
<pre>
132
ori @r1, r0, 0x0
133
2.times {
134
    add @r1, @r2, @r3 # Результат сложения заносится в тот же регистр, что и результат вышестоящей инструкции
135
    sub @r4, @r1, @r5 # Результат сложения используется в качестве вычитаемого
136
}
137
</pre>
138
139 53 Alexander Kamkin
В этот случае регистры @@r1@ на первой и второй итерациях будут совпадать между собой и будут равны первому регистру инструкции @ori@.