Взаимодействие с человеком-оператором

Интерпретатор может выполняться в автоматическом или пошаговом режиме. В автоматическом режиме Интерпретатор моделирует выполнение команд программы без остановок до команды типа HALT или до точки останова. В точке останова оператор может вводить команды, управляющие действиями Интерпретатора и выбрать режим продолжения выполнения. В пошаговом режиме Интерпретатор после выполнения каждой команды программы останавливается и предоставляет оператору возможность вводить команды управления. Командами управления работой Интерпретатора могут быть:

u команды на отображение/изменение состояния/содержимого компонентов модели;

u команды задания точек останова;

u команды моделирования прерываний;

u команды установки режима выполнения;

u команда окончания работы.

Отображаться должны состояния и значения всех составляющих программной модели ВС: регистров (РОН, счетчика адреса, состояния), заданных участков памяти и их признаков, счетчика модельного времени, программы поступления прерываний и т.д. Отображаемые значения также должны быть доступны для изменений. Отметим, что для интерактивного отображения/изменения должны быть доступны также байты признаков памяти. Изменение содержимого регистра-счетчика адреса равносильно передачи управления в программе.

Точки останова могут задаваться в исходном для Интерпретатора файле и вводиться/изменяться в ходе интерактивной отладки. Могут быть предусмотрены остановы при:

u передаче управления по заданному адресу;

u чтении данных по заданному адресу;

u записи данных по заданному адресу.

Связь отладки с исходным текстом. Такая связь безусловно удобно и может быть осуществлена относительно несложно, если выход 1-го прохода Кросс-Ассемблера передается на вход Интерпретатора. Выход 1-го прохода связывает операторы исходного текста с адресами памяти. Таким образом, по значению счетчика адреса в каждый момент выполнения программы можно найти в выходе 1-го прохода соответствующий оператор исходного текста. Если на вход Интерпретатора подается также сформированная 1-м проходом таблица символов, то есть возможность обращаться к переменным программы и к точкам передачи управления по символьным именам.

Можно ли обеспечить изменение прямо в ходе отладки исходного текста? Схема решения сводится к представленной на рисунке. В схеме остается только 1-й проход Кросс-Ассемблера. Выход его — исходный текст с разметкой адресов и таблица символов является основным входом Интерпретатора. Необходимость во 2-м проходе Кросс-Ассемблера отпадает. В начале выполнения Интерпретатор должен построить модель памяти, в которой он размещает, однако, только данные программы, но не команды. При работе Интерпретатор повторяет многие действия 2-го прохода Кросс-Ассемблера, читает не коды, а исходные тексты и распознает команду не по коду операции, а по мнемонике, и интерпретирует операнды не по кодам, а по исходным текстам. Изменения в исходном тексте оператора программы должны автоматически реплицироваться в соответствующем операторе (только в одном операторе!) результата 1-го прохода, и тогда при следующем выполнении этого оператора будет моделироваться уже выполнение новой команды. Однако, поскольку в результате 1-го прохода каждый оператор уже привязывается к определенному адресу, возможность изменения должна ограничиваться тем, что длина новой команды обязательно равна длине старой команды. Более сложные изменения потребуют повторного выполнения 1-го прохода Кросс-Ассемблера.

Итоговая схема алгоритма функционирования Интерпретатора сводится к следующей:

F Блок1: Запуск Интерпретатора.

F Блок2: Открытие исходных файлов — результатов работы Кросс-Ассемблера и файлов с управляющей информацией (описание файлов — внешних устройств, программа поступления прерываний, описание фрагментов памяти и отдельных ячеек и т.п.).

F Блок3: Считывание управляющей информации.

F Блок4: Установка начальных значений для компонентов модели (содержимое памяти, регистры, счетчик модельного времени).

F Блок5: Интерактивное задание/корректировка управляющей информации (режим выполнения, точки останова и т.п.).

F Блок6: Автоматический режим?

F Блок7: Если установлен пошаговый (не автоматический) режим выполнения, выполняется ввод и обработка команд оператора в интерактивном режиме. Эта обработка может заканчиваться либо продолжением выполнения интерпретатора в пошаговом или автоматическом режиме, либо завершением его работы по команде оператора.

F Блок8: Если установлен автоматический режим выполнения, но текущее значение регистра — счетчика адреса совпадает с одной из заданных точек останова, также выполняется ввод и обработка команд оператора в интерактивном режиме.

F Блок9: Проверяется счетчик модельного времени сравнивается с временем поступления первого прерывания в списке прерываний.

F Блок10: Если счетчик модельного времени больше или равен времени поступления первого прерывания в списке, выполняется сохранение текущего состояния и занесение в регистр-счетчик адреса секции обработки прерывания данного типа.

F Блок11: Первый элемент удаляется их списка прерываний и происходит возврат на начало итерации обработки команды.

F Блок12: Если прерывание не поступило, выбирается первый байт команды (при отладке по объектному модулю) или ее мнемоника (при отладке по исходному тексту).

F Блок13: Код операции или мнемоника команды ищется в таблице команд.

F Блок14: При неуспешном поиске Интерпретатор заканчивается с сообщением об ошибке.

F Блок15: Выбор операндов из кода команды или из текста оператора.

F Блок16: Проверка правильности кодирования операндов, проверка корректности обращения к памяти.

F Блок17: При ошибках в операндах или в обращении к памяти Интерпретатор заканчивается с сообщением об ошибке.

F Блок18: Задан ли для адреса операнда останов при обращении? Если да — возврат на выполнение команд в интерактивном режиме.

F Блок19: Интерпретация команды и запись результата

F Блок20: Вычисление и занесение в регистр-счетчик адреса следующей команды.

F Блок21: Проверка, является ли адрес в регистре-счетчике адреса адресом 1-го байта команды

F Блок22: Если это не так, Интерпретатор заканчивается с сообщением об ошибке.

F Блок23: Модификация счетчика модельного времени и переход на выполнение следующей команды.

Окончание работы Интерпретатора может происходить:

u при обнаружении ошибки в программе;

u при вводе оператором интерактивной команды завершения работы;

u при обработке команды останова (HALT) в программе.

Лекция 18.
Ошибки программирования