Введение к работе
Актуальность проблемы. Вычислительная техника находит тое-более-иирокое-применение-В-раалнлных отраслях народного хозяйства, н ее развитие является определяющим фактором научно-технического прогресса. В связи с этим особенно остро стоит проблема создания удобных и эффективных средств взаимодействия человека и ЭВИ
В качестве таких средств используются языковые процессоры ( ЯП) . выполняющие трансляцию или интерпретацию на ЗВУ информации, которую задает пользователь. В сусествунзих вычислительных системах эта задача обычно репается с помощью программных средств. При этом значительная часть ресурсов вычислительной системы и пользователя расходуется на трансляцію или интерпретацию исходной информации.
Повыаение степени интеграции компонентов вычислительное техники и совераенствование архитектуры ЭВУ открывают воэиоа-ности для создания н внедрения эффективных программно-аппаратных ЯП, позволяющих снизить непроизводительные затраты прп обработке исходной информации.
Основной проблемой, возникающей при реализации такого подхода, является чрезвычайно высокая слоиность разработки ЯП, которая eqe более возрастает при "погруяеншГ функцнЯ ЯЛ в аппаратуру.
Существующие методы теории формальных языков, которда успешно применяются в системах автоматизированного построения трансляторов (СПТ), позволяют автоматизировать значитольуэ часть разработки ЯП. Однако, современные СПТ ориентированы ва программную реализацию ЯП и их непосредственное испольвованпэ для построения программно-аппаратных ЯП вызывает значительные трудности из-эа ограничений объема оборудования.
Целью работы является развитие и применение методов теории формальных языков для повышения эффективности программно- аппаратных трансляторов и интерпретаторов.
Методы исследования. Для исследования и решения постав-денных задач используются методы конструирования и оптимизации распознавателей контекстно-свободных языков на основе LR(к)-грамматик, метод трансляционных грамматик, а также -элементы теории автоматов и теории графов.
Научная новизна работы. На основе обобиения метода LR(к)-грамматик разработана новая формальная модель распознавателя и?(к)-явыков, представленная в виде ILR(к)-автомата. Разработаны алгоритмы конструирования и оптимизации ILR(к)-автомата по заданной LWк)-грамматике, обеспечивающие повышение производительности и уменьшение объема транслятора.
Разработан новый способ введения семантических функций в распознаватель Щк)-языка при помощи конструирования ILR(к)-преобразователя по трансляционной ЩК)-грамматике, отличительная осбениость которого состоит в том, что трансляционная грамматика имеет произвольный вид и семантические функции выполняются не только при свертках, но и при переходах. При оптимизации ІЩк)-преобразователя гарантируется сохранение последовательности выполнения семантических функций.
Разработан и экспериментально проверен новый способ программно-аппаратной реализации трансляторов на основе средств динамического микропрограммирования и специальной аппаратуры, выполняющей одновременное ветвление программы-распознавателя по нескольким направлениям.
Разработан новый подход к проектированию диалоговых интерпретаторов для взаимодействия польгователей с прикладными системами, основанный на формализации диалогового языка в виде трансляционной грамматики и применения метода 1LR(к)-автоматов для конструирования и оптимизации блока управления диалогом.
Практическая ценность работы. Разработанные алгоритмы конструирования и оптимизации трансляторов Шк)-языков могут быть использованы для создания СНГ, обеспечивающих автоматизированное проектирование трансляторов и интерпретаторов с
существенно улучшенными показателям производительности и объема необходимого оборудования.
Разработанный способ програшно-аппаратной реализации трансляторов позволяет создавать новые мадешгЭШ-общего-наз-начения с микропрограммно-аппаратной поддержкой языков высокого уровня.
Разработанные с применением результатов настоящей работы системы диалогового взаимодействия пользователей с инструментальными средствам}! проектирования аппаратуры на базе программируемых логических схем (ПЛС) и полузаказных больших интегральных схем (EJC) обеспечивают существенную экономию трудозатрат и вычислительных ресурсов в процессе автоматизированного проектирования.
Реализация результатов работа Результаты, полученные в диссертации, использовались в следующих темах, проводимых в ИНЭУЫ по планам важнейших работ Цинприбора и в которых автор принимал активное участие:
Управляюэий вычислительный комплекс СШ420 на основе процессора с динамически изменяемой системой команд;
вычислительный комплекс СШ700;
система автоматизированного проектирования большое интегральных схем (ЗЫЙС).
Результаты разработки и экспериментальной проверки способа программно-аппаратной реализации трансляторов на основе средств динамического микропрограммирования и дополнительного аппаратного модуля использовались при проведении межгосударственных испытаний управлявшего вычислительного комплекса СШ420.
Разработанный способ проектирования прикладных объектно-ориентированных диалоговых интерпретаторов реализован в автоматизированной системе программирования интегральной логики (АСПИЛ), внедренной в ИБЭУ11 н в ЛТЮ "Сигма" (г. Еиль-нгс). а такгэ - в системе автоматизированного проектирования полузаказных БИС (ЭШ5С), внедренной в НКИВТТ (г. Винница) и в НПО "Импульс" (г. Северодонецк). Суммарный годовой эконоьа-
2 Зак.ЬВО
- б -
ческий эффект от внедрения результатов диссертации составляет 86 тыс. руб.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесопвном научно-техническом совещании "Перспективы развития и опыт применения мини и микро-ЭВМ (СЫ ЭВМ)" (г. Орел, 1982 г.), Всесоюзном семинаре "Технические средства СМ ЭВМ семейства СМ4 (СМ1420, СМ1300) и вопросы их применения" (г. Москва, 1983 г.), Третьем Симпозиуме по применению микро-ЭВМ и микропроцессоров - г. Будапешт, 1983 г., III Всесоюзной школе-семинаре "Разработка и использование технических и программных средств системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ)", (г. Тбилиси, 1986 г.), Всесоюзной конференции "Мини ЭВМ СШ700. Технические и программные средства" (г. Суздаль, 1988 г.). Международной конференции SMEP'88 (Г. Прага, 1988 г.) и I Международной научно-практической конференции САПР СВТ'89 ( г. Ленинград, 1989 г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, получено одно авторское свидетельство.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 151 стр. машинописного текста, содержит список литературы из 77 наименований, включает 40 страниц рисунков и таблиц.