Control Flow Graph representation » History » Revision 20
Revision 19 (Sergey Smolov, 11/19/2014 12:24 PM) → Revision 20/29 (Sergey Smolov, 12/12/2014 05:41 PM)
h1. Control Flow Graph representation В данном разделе содержится описание внутреннего представления HDL-описаний на основе графа потока управления (control flow graph, CFG). В дальнейшем представление будет именоваться CFG-моделью. CFG-модель состоит из трех подсистем: * представления конструкций исходного кода * компонентов связывания с исходным кодом * модели памяти h2. Представление конструкций исходного кода Классом верхнего уровня CFG-модели является *@CFGModel@*. @CFGModel@ содержит набор модулей @Module@, никак не связанных между собой. Модуль *@Module@* содержит строковое имя, строковое имя конкретного экземпляра (непустое при инстанцировании) модуля, набор вложенных модулей @Module@, набор процессов @Process@. Процесс *@Process@* содержит список чувствительности @EventList@ и граф потока управления @Cfg@. Процесс может иметь "начальный" (initial) тип. Процессы начального типа имеют пустой список чувствительности. Если процесс "начального" типа, то он выполняется однократно, прочие процессы выполняются "вечно" - содержащиеся в них последовательности инструкций начинают выполняться каждый раз, когда возникает событие из соответствующих списков чувствительности. Список чувствительности *@EventList@* содержит неупорядоченный набор событий @Event@ (возможно пустой). Событие *@Event@* описывается типом события @EventType@ и переменной @RangedVariable@, для которой и наступает событие. Представлены следующие типы событий *@EventType@*: передний фронт @POSITIVE_EDGE@, задний фронт @NEGATIVE_EDGE@, произвольный фронт @ANY_EDGE@. Переменная с указанным поддиапазоном *@RangedVariable@* содержит переменную @NodeVariable@ (см. документацию к библиотеке Fortress) и её поддиапазон @Range@. Поле пользовательских данных переменной @NodeVariable@ содержит дескриптор данных *@VariableData@*. Дескриптор данных содержит: * указатель на местоположение переменной в памяти @ILocation@; * тип переменной *@VariableType@* (представлены следующие типы: входной сигнал @IN@, выходной сигнал @OUT@, сквозной сигнал @INOUT@, внутренняя переменная @REG@, константа @CONST@). Поддиапазон *@Range@* содержит два числа, задающих соответственно левую и правую границы подмассива. Процесс постоянно находится в состоянии ожидания до тех пор, пока не происходит событие, находящееся в списке чувствительности. Как только такое событие происходит, процесс осуществляет выполнение всех инструкций, которые содержатся в его графе потока управления. На множестве процессов задается отношение частичного порядка вида "happens before". Отношение задает порядок выполнения разных процессов при возникновении общего события в их списках чувствительности. Отношение задается только в том случае, когда процессы (теоретически) имеют зависимость по данным. В CFG-модели данное отношение реализовано как множества ссылок на входящие и исходящие зависимости для каждого процесса. С помощью методов @getParentProcesses()@ и @getChildProcesses()@ для фиксированного процесса можно определить предшествующие ему и последующие процессы соответственно. Граф потока управления *@Cfg@* - это набор узлов *@CfgNode@*. Между узлами могут быть определены связи "родитель <-> ребенок". Если узел A является родителем узла B, то это означает, что поток управления сначала попадает в узел A, а потом в узел B. В общем случае допускается наличие нескольких родительских и нескольких дочерних узлов, но для каждого из типов узлов могут бть введены дополнительные ограничения. Все типы узлов указаны в перечислимом типе *@CfgNodeType@*: @CFG@ - граф потока управления @SOURCE@ - стартовый узел графа потока управления типа *@Source@*, не содержит ссылок на родительские узлы, содержит ровно одну ссылку на дочерний узел @SINK@ - конечный узел графа потока управления типа *@Sink@*, не содержит ссылок на дочерние узлы, может иметь несколько ссылок на родительский узел @NODE@ - узел неопределенного типа @BASIC_BLOCK@ - узел базового блока типа @BasicBlock@, @CASE@ - узел условия типа @Case@ @SWITCH@ - узел ветвления типа @Switch@ @MERGE@ - узел типа @Merge@ @INSTANCE@ - узел типа @Instance@ @PROCESS@ - узел типа @Process@ @MODULE@ - узел типа @Module@ Часть узлов уже была рассмотрена выше. базовый блок *@BasicBlock@* Содержит ровно одну ссылку на родительский узел и список инструкций присваивания. Присваивания являются объектами класса @Assignment@. Присваивания, находящиеся в одном базовом блоке, выполняются в том порядке, в котором они хранятся в списке. *@Assignment@* - это набор переменных с указанным поддиапазоном (возможно пустым, что соответствует переменной целиком) @RangedVariable@ и присваиваемое их конкатенации выражение @Node@. Присваивание может быть неблокирующим (concurrent) или блокирующим. ветвление *@Switch@* Cодержит ровно одну ссылку на родительский узел и не менее двух ссылок на дочерние узлы. Дочерние узлы имеют тип @Case@. Ветвление содержит либо нетривиальное выражение типа @Node@, либо событие типа @Event@. Если ветвление является "событийным", то оно может иметь только один дочерний узел типа @Case@. выражение, значение которого проверяется в данном блоке. условие *@Case@* Cодержит ровно одну ссылку на родительский узел и ровно одну ссылку на дочерний узел, а также набор допустимых значений. Каждое значение имеет тип @NodeValue@. Значения соответствуют выражению, хранящемуся в родительском узле ветвления. Подразумевается, что если выполнение пошло через данный @Case@-узел, то выражение из родительского @Switch@-узла приняло какое-то из допустимых значений дочернего узла. значений. оператор слияния *@Merge@* Является обратным к условному оператору. Cодержит не менее двух ссылок на родительские узлы и ровно одну ссылку на дочерний узел. h2. Подсистема компонентов связывания с исходным кодом *Важно*: подсистема не реализована, присутствует в проекте в виде заготовки. Описание расположения *@CodeLocation@* содержит полное имя @QFileName@ файла, где расположена соответствующая структура исходного кода (инструкция, модуль или что-то иное); также содержит отображение диапазонов номеров строк в сами строки @CodeLineMap@. Полное имя *@QFileName@* является оберткой вокруг строкового имени, содержащего абсолютный путь к файлу. Отображение *@CodeLineMap@* содержит набор пар вида <диапазон строк @CodeLineRegion@, контейнер соответствующих строк @CodeLineContainer@>. Диапазон строк *@CodeLineRegion@* содержит два номера, называемых левым и правым индексами. Контейнер строк *@CodeLineContainer@* содержит набор строк кода. h2. Подсистема модели памяти *Важно*: подсистема не реализована, присутствует в проекте в виде заготовки. Цель создания модели памяти заключается в необходимости имитировать исполнение ВП на конкретных данных (например, для исполнения тестовых последовательностей). Основным компонентом здесь является память *@Memory@*, которая представляет собой массив ячеек типа *@Bit@*. Каждая ячейка имеет номер и содержимое. Для заполнения ячеек памятью используется механизм извлечения подмассива ячеек, такой подмассив имеет тип *@Location@*. Предполагается, что у каждой переменной ВП @MVariable@ имеется свой подмассив ячеек памяти @Location@.