"コンピュータシステムの理論と実装 第7章 バーチャルマシン#1:スタック操作" を読んだ

「コンピュータシステムの理論と実装」を読んでメモを書いていきます。

コンピュータシステムの理論と実装 ―モダンなコンピュータの作り方

前回は↓

iikanji.hatenablog.jp

メモ

コンパイル

• VMを介したコンパイルのステップ
  • 高水準言語→VM言語に変換するステップ（フロントエンド）
  • VM言語→機械語に変換するステップ（バックエンド）

中間コード

• VM上で動作するように設計されているコード
• VMによってプログラムの移植性を高めることができる
• VMは中間コードをVM言語として提供している
• VM言語の例
  • Pascalコンパイラのpコード
  • Javaコンパイラのバイトコード
  • .NETフレームワークの中間言語(Intermediate Language)
• VM言語のメリット
  • 別のプラットフォームへ移植する際にVMの実装を置き換えるだけで済む
  • 複数の言語のコンパイラが同じVMを利用することができる

VM言語

• 算術操作, メモリ操作, プログラムフロー, サブルーチン呼び出しなどを提供する
• 今回実装するVMの仕様
  • スタックマシンを使ってVM言語におけるデータを格納する方法を採用
  • functionと呼ばれるプログラムユニットでまとめられる
  • 16ビットのデータ型
  • 4種類のコマンドで構成される
    • 算術コマンド
      • スタック上で算術演算と論理演算を行う
      • add, sub, and, or, など
    • メモリアクセスコマンド
      • スタックとメモリ領域間でデータの転送を行なう
      • VMコマンドを実行すると裏でスタックとヒープを暗黙的に利用する
      • pop(pop) segment indexという形式
      • segmentは以下8つ
        • local
        • argument
        • pointer
        • this
        • that
        • constant
        • temp
        • static
    • プログラムフローコマンド
      • 分岐処理を行う
    • 関数呼び出しコマンド
      • 関数呼び出しとリターンを行う
  • コマンド構成
    • .vmファイルの集まり
    • 各ファイルには1つ以上の関数
    • //以降の文字や空行は無視
    • VMコマンドのフォーマット
      • command
      • command arg
      • command arg1 arg2

実装

• Hackプラットフォーム上でVMの仕様を実現するためにVM変換器を実装する
• VM変換器
  • 入力はVM言語で記述されたプログラムファイルの集合
  • 出力はHackアセンブリ言語で書かれた.asmファイル

実際にKotlinで実装したソースコードは以下

github.com

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iikanji.hatenablog.jp