Язык описания шаблонов тестовых программ » History » Revision 54
Revision 53 (Alexander Kamkin, 09/29/2011 04:30 PM) → Revision 54/89 (Alexander Kamkin, 09/29/2011 04:40 PM)
h1. Язык M4TEST описания шаблонов тестовых программ
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).
Обработка M4TEST-шаблона состоит из следующих шагов:
# Препроцессирование кода.
# Трансляция шаблона в программу на Ruby (*язык обсуждается*).
# Выполнение полученной программы.
При выполнении программы, она генерирует программу путем обращения к базе данных ограничений, солверам и другим стандартным компонентам генератора (*API генератора обсуждается*).
Почему для генерирующей программы выбран Ruby? Удобный язык, для которого есть реализация для JVM (JRuby), что облегчает интеграция с компонентами генератора, написанными на Java.
h2. Интуитивное описание языка на примерах
h3. Пример 1 (MIPS)
<pre>
template MyTemplate {
# Повторить в тестовой программе 100 раз следующую ситуацию
100.times {
# Загрузка в регистр @Reg1 содержимого памяти по адресу, содержащемуся в регистре @Base1
ld @Reg1, 0x0(@Base1) @ choice{L1Hit:50} # Попадание в кэш-память L1 осуществляются с вероятностью 50%
# Загрузка в регистр Reg2 содержимого памяти по адресу, содержащемуся в регистре Base2
ld @Reg2, 0x0(@Base2) @ choice{L1Hit:50} && [@Base1] != [@Base2] # Адреса первой и второй интрукции загрузки не должны совпадать
# Запись результата сложения содержимого регистров @Reg1 и @Reg2 в регистр @Res
dadd @Res, @Reg1, @Reg2 @ !IntegerOverflow # При сложении не должно возникать переполнения
}
}
</pre>
В результате обработки этого шаблона будет сгенерирована программа следующего вида.
<pre>
...
# --------------------------------------------------------------------------------
ld Reg001_1, 0x0(Base001_1)
ld Reg001_2, 0x0(Base001_2)
dadd Res001, Reg001_1, Reg001_2
...
# --------------------------------------------------------------------------------
ld Reg100_1, 0x0(Base100_1)
ld Reg100_2, 0x0(Base100_2)
dadd Res100, Reg100_1, Reg100_2
...
</pre>
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).
h2. Формализованное описание языка
Шаблон - это последовательность операторов.
<pre>
Template ::= "template" Identifier "(" (Parameter ("," Parameter)*)? ")" "{" (Statement)* "}"
</pre>
Операторы делятся на два класса: реальные операторы (операторы, которые порождают код) и мета операторы (операторы, которые используются для управления генерацией кода).
<pre>
Statement ::= RealStatement | MetaStatement
</pre>
<pre>
InstructionStatement ::= (Instruction | InstructionClass) (@ Situation)?
</pre>
Формат инструкции зависит от ассемблера. Обычно он имеет следующий вид:
<pre>
ConcreteInstruction ::= Identifier (Parameter (, Parameter)+)?
</pre>
<pre>
InstructionClass ::= Identifier (Parameter (, Parameter)+)?
</pre>
<pre>
MetaStatement ::= MetaVariableDeclaration |
MetaVariableAssignment |
MetaIfStatement |
MetaForStatement |
MetaWhileStatement |
...
</pre>
h2. Распределение регистров
Для распределения регистров в программе используются следующие правила:
*1. Если в качестве регистра в шаблоне используется конкретный регистр, а не переменная, то этот регистр используется и в сгенерированной программе.*
Например, для шаблона
<pre>
ori @r, r0, 0x0
</pre>
второй регистр инструкции @ori@ (регистр @r0@) фиксирован. Примером программы, соответствующей этому шаблону является
<pre>
ori r7, r0, 0x0 # Регистр r0 фиксирован
</pre>
*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.*
Например, для шаблона
<pre>
2.times {
add @r1, @r2, @r3
sub @r4, @r1, @r5 # Результат сложения используется в качестве вычитаемого
}
</pre>
первый регистр инструкции @add@ всегда будет совпадать со вторым регистром инструкции @sub@, хотя эти регистры могут быть разными на разных итерациях:
<pre>
# --------------------------------------------------------------------------------
add r2, r10, r5
sub r9, r2, r15 # Зависимость по регистру r2
# --------------------------------------------------------------------------------
add r11, r27, r9
sub r9, r11, r23 # Зависимость по регистру r11
</pre>
Более сложный пример
<pre>
ori @r1, r0, 0x0
2.times {
add @r1, @r2, @r3 # Результат сложения заносится в тот же регистр, что и результат вышестоящей инструкции
sub @r4, @r1, @r5 # Результат сложения используется в качестве вычитаемого
}
</pre>
В этот случае регистры @@r1@ на первой и второй итерациях будут совпадать между собой и будут равны первому регистру инструкции @ori@.
А следующем примере никакой зависимости по регистрам нет, поскольку области видимости не пересекаются:
<pre>
2.times {
add @r1, @r2, @r3
}
2.times {
add @r1, @r2, @r3 # Зависимости по регистрам нет
}
</pre>
*3. Если имена переменных, обозначающих регистры, в шаблоне различаются, либо переменные находятся в разных областях видимости, либо для обозначения регистра используется символ @*@, то в соответствующих частях итоговой программы возможны совпадающие регистры.*
Регистров ограниченное число, поэтому пересечения по регистрам неизбежны. По возможности, внутри одного блока используются разные регистры. *Стратегию распределения регистров нужно обдумать.*