P-Code

Les instructions sont affichées en mode complet. Vous pouvez les afficher en mode minimal.

GPMachine

La GPMachine est P-Machine sous la forme d'une application Java qui permet de charger un fichier contenant les instructions p-code, et d'exécuter ces instructions.

Les copyrights sur la GPMachine, développée au FUNDP sont les suivants :

2002-2004 Yves Bontemps
2006 Khvalenski Andrew
2004-2008 Hubert Toussaint

La GPMachine nous permet de visualiser à chaque instruction les données présentes dans la « pile » (en anglais, “stack”), les données du « tas » (en anglais, “heap”), les différentes valeurs des registres (PC, SP, EP, MP, ), la liste numérotée des instructions p-code du programme exécuté, et l'affichage sur le flux de sortie.

La GPMachine est une implémentation de la P-Machine décrite dans le livre de Reinhard Wilhelm^{ref 2} et Dieter Maurer^Livre, mais nous nous bornerons à n'utiliser qu'une partie des instructions.

Voici la liste d'instructions telles qu'elles figurent dans le fichier readme.txt fourni dans l'archive :

Il existe d'autres instructions p-code que vous pouvez afficher par ce lien, mais qui diffèrent de notre implémentation.

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Types de données de l'instruction p-code

Certaines instructions p-code sont suivies d'une lettre qui représente le type de données. Nous pouvons retrouver les types suivants :

i : entier
r : réel
b : booléen
a : adresse

Par facilité, nous pouvons utiliser les convensions suivantes pour désigner les types :

N : type numérique, N ∈ {i,r,a}
T : type quelconque, T ∈ {i,r,a,b}

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Mémoire de la GP-Machine

La mémoire de la GP-Machine comporte deux parties importantes : le bloc de données, et le bloc d'instructions.

Le bloc d'instructions contient le programme p-code à exécuter, qui est chargé depuis un fichier. Chaque instruction possède sa propre adresse mémoire, et le registre PC [“Program Counter”⁴] contient l'adresse de la prochaine instruction à exécuter.

Le bloc de données est divisé en deux partie : la « pile »² et le « tas »³.

La pile est un bloc de mémoire contigu, dont les adresses vont de 0 à la valeur contenue dans le registre EP [“End of stack Pointer”⁶] non compris. Dans le bas de la pile, nous stockerons les variables statique., et c'est pourquoi nous exécutons l'instruction ssp au début de notre programme p-code. Nous avions différents registres de travail dans notre micro-architecture mais ce n'est pas le cas pour la GP-Machine; nous devrons donc utiliser la pile pour stocker (au dessus des variables statiques) ce dont nous avons besoin pour réaliser nos opérations.

Le tas est un espace mémoire qui débute à l'adresse spécifiée dans le registre EP [“End of stack Pointer”⁶], et qui s'étend selon les besoins jusqu'à la limite de la mémoire disponible.

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Instructions p-code de la pile

Une série d'instructions p-code nous permettent de manipuler la pile. Nous pouvons placer des données au sommet de la pile (push), lire et retirer les données du sommet de la pile (pop), lire et remplacer des données, etc.

lda (i|r|a|b) X Y

Charge une adresse.

ldo (i|b) X

Ajout au sommet de la pile d'une valeur qui se trouve à l'adresse X.

L'instruction ldo (“LoaD contents Of address”) ajoute une valeur au sommet de la pile. Le premier argument est le type de donnée permis par la P-Machine, soit i pour un entier ou b pour un booléen. Le second argument est l'adresse à laquelle se trouve la donnée à ajouter.

Attention, X représente ici une adresse alors que dans l'instruction ldc nous spécifions une valeur.

ldc (i|r|a|b) X

Ajout au sommet de la pile la valeur constante X.

L'instruction ldc (“LoaD Constant”) ajoute une valeur au sommet de la pile. Le premier argument est le type de donnée permis par la P-Machine, soit i pour un entier ou b pour un booléen. Le second argument est la donnée à ajouter.

Attention, X représente ici directement une valeur alors que dans l'instruction ldo nous spécifions une adresse.

sro (i|b) X

Pop de la pile; Stocke la valeur à l'adresse X.

L'instruction sro (“StoRe based On address”) lit une valeur au sommet de la pile. Cette valeur doit être du type spécifié par le premier argument (type de donnée permis par la P-Machine, soit i pour un entier ou b pour un booléen). Le second argument est l'adresse à laquelle se trouve la donnée à ajouter.

La lecture dans la pile est de type “pop”, la valeur est donc supprimée du sommet de la pile après l'opération.

pop

Supprime le sommet de la pile.

ssp X

Modifie la taille de la pile.

L'instruction ssp (“Set Stack Pointer register”) affecte la taille de la pile en modifiant la valeur contenue dans le registre SP.

Si la taille de la pile avant l'opération était plus grande que la taille de X, les cellules en trop sont détruites, si elle était plus petite que X, les adresses suppérieures à l'ancienne taille appartiennent à présent à la pile.

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Instructions p-code pour les opérations arirhmétiques et logiques

Sur les entiers
add (i|r|a)
Addition des deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction add demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de l'addition de Y et X est placé au sommet de la pile.

Condition : N, N
Résultat : N
sub i
Soustraction entre les deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction sub demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la soustraction de Y par X est placé au sommet de la pile.
mul (i|r|a)
Multiplication entre les deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction mul demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la multiplication de Y par X est placé au sommet de la pile.

Condition : N, N
Résultat : N
div i
Division entre les deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction div demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la division de Y par X est placé au sommet de la pile.
neg (i|r|a)
Négation de la valeur du sommet de la pile.
L'instruction neg demande que la valeur au sommet de la pile soit de type entier. Si cette contrainte est respectée, cette valeur est supprimées de la pile, et le résultat de sa négation est placé au sommet de la pile.

Condition : N, N
Résultat : N
Sur les booléens :
not b
Négation de la valeur du sommet de la pile.
L'instruction neg demande que la valeur au sommet de la pile soit de type booléen. Si cette contrainte est respectée, cette valeur est supprimées de la pile, et le résultat de sa négation est placé au sommet de la pile.

Condition : b
Résultat : b
and b
Conjonction des deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction and demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type booléen, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la conjonction (« ET » logique) de Y et X est placé au sommet de la pile.
or b
Disjonction des deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction or demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type booléen, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la disjonction (« OU » logique) de Y et X est placé au sommet de la pile.

Condition : b, b
Résultat : b

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Instructions p-code de comparaisons

Une série d'instructions p-code nous permettent de comparer des valeurs de type entier entre elles.

equ (i|b): Comparaison d'égalité entre deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction equ (“EQUals”) demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la comparaison d'égalité entre Y et X est placé au sommet de la pile.

Condition : T, T
Résultat : b
neq (i|b): Comparaison de non égalité entre deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction neq (“Non EQuals”) demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la comparaison de non égalité entre Y et X est placé au sommet de la pile.
les (i|b): Comparaison < entre deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction les (“LESs than”) demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la comparaison < entre Y et X est placé au sommet de la pile.

Condition : T, T
Résultat : b
leq i: Comparaison ≤ entre deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction leq (“LEss or eQuals”) demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la comparaison ≤ entre Y et X est placé au sommet de la pile.
grt i: Comparaison > entre deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction grt (“GReater Than”) demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la comparaison > entre Y et X est placé au sommet de la pile.
geq i: Comparaison ≥ entre deux valeurs du sommet de la pile.
L'instruction geq (“Greater or EQuals”) demande que la valeur au sommet de la pile (X) soit de type entier, ainsi que la valeur qui suit (Y). Si ces contraintes sont respectées, ces deux valeurs sont supprimées de la pile, et le résultat de la comparaison ≥ entre Y et X est placé au sommet de la pile.

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Instructions p-code de branchement

Une série d'instructions p-code nous permettent de rompre le flot d'exécution des instructions, pour des tests, boucles, itérations, énumérations, etc.

define L

Définition d'une étiquette L.

L'instruction define permet de définir par une étiquette L un point vers lequel il sera possible d'effectuer un saut afin de rompre le flot normal des exécutions. L'argument L est une chaîne de caractères.

ujp L

Saut vers une étiquette L.

L'instruction ujp (“Unconditional JumP”) permet de rompre le flot normal des exécutions par un saut vers l'instruction qui suit l'instruction define L. Il s'agt d'un saut « non-conditionnel ».

fjp L

Saut conditionnel vers une étiquette L.

L'instruction fjp (“False JumP”) permet de rompre le flot normal des exécutions par un saut conditionnel vers l'instruction qui suit l'instruction define L.

Comme il s'agt d'un saut conditionnel, fjp demande que la valeur au sommet de la pile soit de type booléen. Si la valeur du sommet de la pile est false, un saut est effectué vers l'instruction qui suit define, sinon le flot d'instructions n'est pas modifié et la prochaine instruction à exécuter est celle qui suit l'instruction fjp.

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Instructions p-code d'entrées-sorties

Une série d'instructions p-code nous permettent des interactions avec le programme par les flux d'entrée et de sortie.

prin: Affiche la valeur du sommet de la pile et la supprime de la pile.
L'instruction prin (“PRINt”) demande que la valeur au sommet de la pile soit de type entier. Si cette contrainte est respectée, la valeur est affichée sur le flux de sortie standard et supprimée du sommet de la pile.
read: Lit une valeur et la stocke au sommet de la pile.
L'instruction read demande que la valeur lue sur le flux d'entrée standard soit de type entier. Si cette contrainte est respectée, la valeur est stockée au sommet de la pile.

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Instructions p-code diverses

stp: Stoppe le programme.
L'instruction stp (“SToP”) met fin au flot d'exécution des instructions, et donc arrête le programme.
; C: La chaîne de caractères C est un commentaire et sera ignorée.

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Document créé le 31/07/2010, dernière modification le 21/03/2020
Source du document imprimé : https://www.gaudry.be/langages-pcode.html

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Notes

↑ FUNDP : Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix
↑^a,b pile : correspond à “stack” en anglais
↑^a,b tas : correspond à “heap” en anglais
↑^a,b Program Counter : correspond à « compteur du programme » en français
↑ PC : “Program Counter” (en français, « compteur du programme »)
↑^a,b,c,d End of stack Pointer : correspond à « pointeur de fin de pile » en français
↑^a,b EP : “End of stack Pointer” (en français, « pointeur de fin de pile »)

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Liens utiles

GPMachine : Télécharger la dernière version
Compiler Design : R. Wilhelm, et D. Maurer ISDN-10 : 0201422905

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Références

IHDCB332 - Théorie des langages : Syntaxe et sémantique : PY Schobbens, Syntaxe et sémantique (January 2010)
Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Reinhard Wilhelm : Compiler Design Lab (version 30/07/10)

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