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Ambiente de Execução

Introdução

Este projeto é uma introdução a Compiladores. Para entender corretamente o que deve ser feito deve-se entender a ambiente de execução real, tudo isso será aprofundado na disciplina "Linguagens e Compiladores". Sugerimos que vocês leiam a proposta do Compilador de C-- antes dessa.

Base de Compiladores

O ambiente de execução é uma funcionalidade normalmente integrada ao compilador que fornece métodos e recursos para executar o código-objeto gerado pelo compilador. Ele deve gerenciar memória e instruções para executar o código gerado. A estrutura padrão, da memória de execução (diferente da memória da máquina) é:

Código	Aqui deve estar o código-objeto compilado, alocado estaticamente
Estático	Variáveis e parâmetros gerados pelo compilador, alocado estaticamente
Monte	Variáveis de longa duração na execução (mais que um procedimento), alocado dinamicamente, cresce em direção aos endereços maiores
Memória livre	Pode ser ocupado pelo monte ou pela pilha
Pilha	Valores do monte quando os procedimentos são trocados e serão restaurados posteriormente, alocado dinamicamente, cresce em direção aos endereços menores

O ambiente de execução executa o código compilado linha a linha e salva as variáveis utilizadas em tabelas de valores. Quando há uma chamada de sub-rotina, há a criação de um novo procedimento, todos as variáveis do estado devem ser empilhados na pilha (stack) na forma de um registro de ativação. Sequências de chamada e de retorno são funções responsáveis por inserir e retirar registros de ativação da pilha. O monte (heap) armazena valores que devem persistir entre diversos procedimentos.

Um registro de ativação deve conter valores essenciais para a futura retomada da execução, tais como variáveis e seus valores, ponto de retorno e outras informações úteis, estruturados de forma clara e padronizada. As sequências de chamada e de retorno manipulam os valores de forma adequada a empilhar ou desempilhar esses registros e alterar o código de forma conveniente.

Além dessas funções organizacionais o ambiente de execução também garante que todas as funções utilizadas pelo compilador para gerar o código sejam devidamente implementadas, como operações algébricas com tipos de tamanho maior que a unidade básica do sistema, e escrita e leitura de forma adequada.

O trabalho

O trabalho consiste em desenvolver um ambiente de execução para o compilador de C--. O seu ambiente de execução deve ser estruturado como explicado na seção anterior. O código compilado será colocado num arquivo code.asm e deve ser executado corretamente pelo seu ambiente de execução depois de ser compilado.

O trabalho pode ser feito em duplas ou individualmente. Definir escopo de uso do comunicador, mensagens de erro coerentes, eventuais limitações e funcionalidades não comentadas acima fazem parte do trabalho.

Desafio

Uma ferramenta muito útil para programadores (e explorada superficialmente no primeiro laboratório) é o debugger. Um debugger tem diversas funcionalidades, entre elas a inserção de break points, que permitem ao programador parar a execução do código em determinado ponto e visualizar as variáveis naquele instante. Seu desafio é encontrar um modo de permitir ao usuário do seu ambiente de execução inserir um break point em algum rótulo do código e, toda vez que a execução passar por aquele rótulo, o programa deve parar e esperar um comando do usuário para retomar a execução.

Perguntas

Seguem algumas perguntas a serem respondidas depois da codificação:

1. A utilização de memória pode ser mais eficiente? Como? Se sim, por que a forma menos eficiente foi escolhida?

2. Os códigos escritos podem ser mais eficientes? Como? Se sim, por que a forma menos eficiente foi escolhida?

3. Qual foi a maior dificuldade em implementar o ambiente de execução?

4. Quais são os limites recomendados para o código em C-- de forma a não gerar problemas na hora de execução?

Entrega

Dois ou mais arquivos devem ser entregues:

1. Ambiente: um arquivo em MVN ambiente.asm contendo o código do seu ambiente de execução;

2. Relatório: um arquivo chamado relatorio_<NUSP1>_<NUSP2>.pdf para trabalhos realizados em dupla, ou relatorio_<NUSP>.pdf para individuais contendo uma descrição resumida do problema e dos conceitos e uma descrição detalhada das etapas de resolução, da estratégia utilizada em cada módulo e outras informações que julgarem úteis. O relatório pode conter imagens das execuções de teste;

3. Outros arquivos que julgar necessário.