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#LyX 1.3 created this file. For more info see http://www.lyx.org/
\lyxformat 221
\textclass slides
\begin_preamble
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%
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% Uncomment to print out only notes
%
%\onlynotes{\notes}
\end_preamble
\language german
\inputencoding latin1
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\tocdepth 3
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\defskip medskip
\quotes_language german
\quotes_times 2
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\papersides 1
\paperpagestyle default

\layout Slide


\lang english
Title
\layout Standard
\align center 

\series bold 
\size giant 
Ein GCC fr den b16
\layout Standard
\align center 

\series bold 
\size giant 
\noun on 
Bernd Paysan
\layout Slide

Motivation
\layout Standard


\series bold 
Motivation
\layout Itemize

Kunden wollen C
\layout Itemize

Sieht professionell aus
\layout Itemize

Weil's geht
\layout Itemize

Vorbild: GCC fr PicoJava
\layout Itemize

Codegre und Geschwindigkeit von C fr den Kunden weitgehend egal (8051
 ist schlimmer)
\layout Slide

Machines
\layout Standard


\series bold 
Unterschiedliche Machinen-Modelle
\layout Description

GCC: Register-Maschine mit komplexen Adressierungsarten (VAX, 68k)
\layout Description

b16: Stackmaschine mit explizitem Load/Store ber's A-Register
\layout Description

Unterschied: Unterschiedlicher geht's nicht
\layout Description

Lsung: Emulation der Register-Maschine, 
\begin_inset Quotes pld
\end_inset 

Register
\begin_inset Quotes grd
\end_inset 

 im RAM.
 Bringt man den 
\begin_inset Quotes gld
\end_inset 

Register
\begin_inset Quotes grd
\end_inset 

-Identifier in einem Byte unter, kriegt man so 128 16-Bit-Register.
\layout Slide

Befehlsformat
\layout Description

Register\SpecialChar ~
Quelle: 
\family typewriter 
%Rx 
\begin_inset Formula $\Rightarrow$
\end_inset 

 x # >A A@ 
\begin_inset Formula $=$
\end_inset 

 x # @
\layout Description

Register\SpecialChar ~
Ziel: 
\family typewriter 
%Qx 
\begin_inset Formula $\Rightarrow$
\end_inset 

 x # >A A! 
\begin_inset Formula $=$
\end_inset 

 x # !
\layout Description

Addressierung:
\family typewriter 
 n[%Rx] 
\begin_inset Formula $\Rightarrow$
\end_inset 

 x # @ n # + @/!
\layout Description

Literals: 
\family typewriter 
#n 
\begin_inset Formula $\Rightarrow$
\end_inset 

 n #
\layout Description

Befehl: 
\family typewriter 
add %R1, %R2, %Q3 
\begin_inset Formula $\Rightarrow$
\end_inset 

 1 # @ 2 # @ + 3 # ! 
\layout Description

Control\SpecialChar ~
Flow: 
\family typewriter 
bcpugt %R1, %R2, dest 
\begin_inset Formula $\Rightarrow$
\end_inset 

 1 # @ 2 # @ com + dest jnc
\layout Slide

Verbesserung
\layout Standard


\series bold 
Architektur-Anpassungen an C
\layout Standard

Eine Mglichkeit, den b16 fr den GCC kompakter zu machen, wre es, zwei
 Befehle zu bauen, die die Schritte 
\family typewriter 
# >A A@/!
\family default 
 in einem Befehl codiert.
 Dann mte man aber auf zwei andere Befehle verzichten.
 Kompromiss: 
\family typewriter 
# >A
\family default 
 an Stelle von 
\family typewriter 
c#
\layout Standard

Destruktive Conditionals: Da diese Emulation nichts mit auf dem Stack herumliege
nde Reste von Vergleichen anfangen kann, sollte mal alle Conditionals (wie
 in normalem Forth) das Argument konsumieren lassen.
\layout Slide

Machine Description File
\layout Standard

GCC sucht sich Befehle aus einer Machine-Description-File.
\layout Standard

Beispiel: Addition
\layout LyX-Code


\size small 
(define_insn "addsi3" 
\layout LyX-Code


\size small 
 [(set (match_operand:SI 0 "nonimmediate_operand" "=gD")      
\layout LyX-Code


\size small 
       (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%gS")
\layout LyX-Code


\size small 
                (match_operand:SI 2 "general_operand" "gS")))]
\layout LyX-Code


\size small 
 ""
\layout LyX-Code


\size small 
 "%S1 %S2 + %R0") 
\layout Slide

Zu untersttzenden Befehle
\layout Standard

GCC erwartet eine Reihe Befehle: Moves, Arithmetik, Shift, Mul/Div, Compare,
 bedingte Sprnge, Calls, Jumps (direkt und indirekt).
 Auch block moves und Funktionen wie strlen() knnen direkt in Befehle umgesetzt
 werden.
\layout Standard

Da viele Befehle hnlich aufgebaut sind, verwende ich den m4-Makroprozessor,
 um weniger tippen zu mssen.
\layout Standard

Leider gibt's kein minimales Beispiel, von dem man ausgehen knnte, und
 spter Erweiterungen hinzufgen knnte.
\layout Slide

.h-File
\layout Standard

Register und Fhigkeiten werden ber eine lngliche .h-Datei beschrieben.
 Auch hier gibt's keine Minimal-Datei, von der man ausgehen knnte.
 Einige der wichtigsten Makros sind:
\layout LyX-Code

#define TARGET_VERSION  fputs ("(b16)", stderr); 
\layout LyX-Code

#define BYTES_BIG_ENDIAN 1 
\layout LyX-Code

#define BITS_PER_UNIT  8 
\layout LyX-Code

#define UNITS_PER_WORD  2 
\layout LyX-Code

#define POINTER_SIZE  16 
\layout LyX-Code

#define FIRST_PSEUDO_REGISTER 128 
\layout Slide

.c-File
\layout Standard

Fr die Code-Generierungs-Templates in der Machine-Description mu man C-Funktio
nen schreiben.
 Diese Funktionen spucken die entsprechende Befehls-Sequenz aus.
 Die wichtigste Funktion ist dabei 
\family typewriter 
print_operand
\family default 
.
 Diese Funktion wird fr jedes %-Argument im Assembler-String aufgerufen,
 und bekommt den Buchstaben und das als Parameter.
\layout Slide

Optimierungen
\layout Standard


\series bold 
Optimierungen
\layout Itemize

Unntige Zwischenergebnisse wegwerfen:
\begin_deeper 
\layout Standard


\family typewriter 
a # @ b # @ + z # ! z # @ c # @ + z # !
\layout Standard

wird zu
\family typewriter 
 a # @ b # @ + c # @ + z # !
\end_deeper 
\layout Itemize

Vereinfachungen:
\begin_deeper 
\layout Standard


\family typewriter 
a # @ a # @ + z # !
\layout Standard

wird zu
\family typewriter 
 a # @ dup + z # !
\end_deeper 
\layout Slide

Status
\layout Standard


\series bold 
Status
\layout Standard

Was hier eingentlich stehen sollte, sind ein paar Ergebnisse (Benchmarks
 und so).
 Leider ist der GCC-Port bis zur Tagung nicht fertig geworden.
 Deshalb gibt's auch kein fertiges Paper.
 Ich werde das Ergebnis aber in einem VD-Artikel prsentieren.
\the_end