JPH0619721A - 機械語翻訳最適化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実行単位（サブルーチンや関数）が他の実行
単位を呼出すソースプログラムを実行速度が速いオブジ
ェクトに翻訳する。特に、呼出し時に必要な情報をスタ
ックに格納させるオブジェクト部分の実行を高速にす
る。 【構成】 ソースプログラム１を中間語プログラム３に
変換する際（２）、両実行単位間で授受するパラメータ
の格納に必要なスタックＳＴのサイズｍａｘを検出して
メモリ４に格納する（２ａ）。中間語プログラム３から
オブジェクト６を生成する際（５）、ＣＡＬＬ命令の前
に以下の命令群を設ける。検出サイズｍａｘとパラメー
タ以外の情報の格納に必要なサイズｗｏｒｋの合計だけ
スタックポインタを調整する（ＳＰｏからＳＰｎ）ＡＤ
Ｄ命令を設ける（５ａ）。パラメータ以外の情報を格納
させる命令群を設ける（５ｂ）。パラメータを格納させ
るＭＯＶＥ命令を設ける（５ｃ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プログラミング用高位
言語で記載されたソースプログラムを翻訳して機械語オ
ブジェクトを出力するコンピュータシステムに用いられ
る機械語翻訳最適化方式に関し、例えば、コンパイラ最
適化方式に適用し得るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、コンパイラ型のプログラミング
用高位言語で記載されたソースプログラムは、周知の通
りコンパイラ装置によって機械語オブジェクトプログラ
ム（以下、機械語オブジェクトと呼ぶ）に翻訳されて実
行される。このような機械語オブジェクトにおいては、
サブルーチンや関数等の実行単位の実行時には、かかる
実行時に必要な情報をスタックに格納して管理するいわ
ゆるスタックマシン方式を利用する。なお、スタックに
対する情報の格納は呼出し元の実行単位が行ない、呼出
し先の実行単位がこれを利用する。

【０００３】図２は、実行単位の呼出し系列が、実行単
位ｆの実行中に実行単位ｇを呼出し、実行単位ｇの実行
中に実行単位ｈを呼出すような系列の場合におけるスタ
ックＳＴの格納内容を示したものである。図２に示すよ
うに、実行単位ｆの実行時には、スタックＳＴには実行
単位ｆの実行に必要な情報ＩＮＦｆが格納され、スタッ
クポインタＳＰはその情報ＩＮＦｆの先頭を指示し、実
行単位ｇの呼出し時にはこの情報ＩＮＦｆに加えて実行
単位ｇの実行に必要な情報ＩＮＦｇが格納され、スタッ
クポインタＳＰはその情報ＩＮＦｇの先頭を指示し、同
様に、実行単位ｈの呼出し時にはこれら情報ＩＮＦｆ及
びＩＮＦｇに加えて実行単位ｈの実行に必要な情報ＩＮ
Ｆｈが格納され、スタックポインタＳＰはその情報ＩＮ
Ｆｈの先頭を指示し、実行単位ｈの実行直後にはこの実
行に必要となっていた情報ＩＮＦｈをスタックＳＴから
除去してスタックポインタＳＰが情報ＩＮＦｇの先頭を
指示するように、スタックＳＴの格納内容を変化させて
いく。

【０００４】ここで、実行単位の実行時に必要な情報と
は、実行単位の呼出し元の環境（レジスタ値、戻り先ア
ドレス）、実行単位の実行時に局所的に生存するメモリ
領域、呼出し先実行単位と呼出し元実行単位との間で授
受されるパラメータ等である。なお、図２においては、
呼出し先実行単位と呼出し元実行単位との間で授受され
るパラメータを符号ＰＡＲｇ、ＰＡＲｈで、それ以外の
情報（以下、パラメータ外情報と呼ぶ）を符号ＷＯＲ
ｇ、ＷＯＲｈで表している。

【０００５】従って、機械語オブジェクトには、このよ
うなパラメータをスタックに格納させる命令が含まれ
る。

【０００６】従来のコンパイラ装置においては、パラメ
ータをスタックに格納させる命令として、スタックにデ
ータを格納すると共にスタックポインタを更新するＰＵ
ＳＨ系の命令（以下、単にＰＵＳＨ命令と呼ぶ）が用い
られていた。

【０００７】図３は、Ｃ言語によるソースプログラム
（図３（Ａ））と、従来方式によって翻訳された機械語
オブジェクト（図３（Ｂ））と、この機械語オブジェク
トによって生じるスタックの変化（図３（Ｃ））の一例
を示す説明図である。

【０００８】この例は、実行単位（Ｃ言語では関数と呼
ばれている）ｐｒｏｇｒａｍ（）がその実行中に他の実
行単位ｓｕｂ１（ａ，ｂ，ｃ）を呼出し、これら実行単
位間で授受するパラメータがパラメータａ，ｂ，ｃであ
るものである。従来方式による機械語オブジェクトで
は、実行単位ｓｕｂ１をＣＡＬＬするステップ１０１の
前に、実行単位ｓｕｂ１の実行に必要な情報をスタック
ＳＴに格納させるプログラム部分１００がある。このプ
ログラム部分１００は実行単位ｐｒｏｇｒａｍ（）に係
るスタックポインタＳＰｏをこの実行単位ｓｕｂ１のパ
ラメータ外情報を格納する領域（作業域）ｗｏｒｋだけ
調整して新しい位置ＳＰｎを指示するものとするＡＤＤ
系の命令（以下、単にＡＤＤ命令と呼ぶ）１００ａと、
作業域にパラメータ外情報を格納する命令群１００ｂ
と、パラメータｃを格納させると共にスタックポインタ
ＳＰｎをその格納分（ＳＰｃ）更新させるＰＵＳＨ命令
１００ｃと、パラメータｂを格納させると共にスタック
ポインタＳＰｃをその格納分（ＳＰｂ）更新させるＰＵ
ＳＨ命令１００ｄと、パラメータａを格納させると共に
スタックポインタＳＰｂをその格納分（ＳＰａ）更新さ
せるＰＵＳＨ命令１００ｅとからなる。なお、この従来
例の場合、ＰＵＳＨ命令によって新たなスタックポイン
タＳＰｎをずらせているため、かかるプログラム部分１
００の後にスタックポインタを値ＳＰｎに戻すＡＤＤ命
令１０２が必要となる。

【０００９】なお、ハードウェア構成によっては、ＰＵ
ＳＨ命令がないコンパイラ装置が存在し、このようなコ
ンパイラ装置においては、ＰＵＳＨ命令に代えて、スタ
ックポインタを調整するＡＤＤ命令と、データを格納す
るＭＯＶＥ系の命令（以下、単にＭＯＶＥ命令と呼ぶ）
とを組み合わせてＰＵＳＨ命令と同等な動作を実行させ
ていた。

【００１０】ところで、機械語オブジェクトへの翻訳の
仕方によってはソースプログラムが同一であっても実行
時間や必要なメモリ量が異なる。そこで、実行時間が最
短になるように、及び又は、使用メモリ量が最小になる
ように機械語に翻訳するコンパイラ最適化方式が求めら
れており、パラメータをスタックに格納させるオブジェ
クト部分の最適化も当然に求められている。

【００１１】しかしながら、ＰＵＳＨ命令だけによる方
式、又は、ＡＤＤ命令及びＭＯＶＥ命令を組み合わせた
方式共に、実行時間の面で最適とは言い難いものであっ
た。そこで、ＰＵＳＨ命令を有するコンパイラ装置にお
いては、従来、ＰＵＳＨ命令の実行速度はＭＯＶＥ命令
の実行速度より遅いがＭＯＶＥ命令とＡＤＤ命令の組み
合わせの実行速度よりは速いという点を考慮して、以下
のような最適化が採用されていた。

【００１２】すなわち、実行単位間で授受するパラメー
タ数によって場合分けを行ない、パラメータ数が所定数
以下（上述した３命令の実行速度に依存して決まる数）
の場合にはＰＵＳＨ命令を使用し、パラメータが上述の
所定数を越えた場合には、ＡＤＤ命令及びＭＯＶＥ命令
の組み合わせを使用する。ここで、ＡＤＤ命令及びＭＯ
ＶＥ命令を組み合わせる場合には、スタックポインタを
調整するＡＤＤ命令は全パラメータ分をまとめて行なう
ようにし、組み合わせによる実行時間の短縮化を計って
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、いずれの従来方式においても、サブルーチン
や関数等の実行単位を他の実行単位が呼出す場合には、
パラメータ外情報をスタックに格納するためにスタック
ポインタを調整するだけでなく、パラメータを実行単位
間で授受するためにもスタックポインタの調整が必要で
ある。このようにスタックポインタを調整させる命令が
重複している分、その実行時間に無駄があるということ
ができる。

【００１４】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、ある実行単位が他の実行単位を呼出す際に両
実行単位間で授受するパラメータのスタックへの格納
を、迅速に実行することができるような機械語オブジェ
クトに翻訳することができる機械語翻訳最適化方式を提
供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、実行単位（メインルーチンやサ
ブルーチンや関数）が他の実行単位を呼出す部分を含む
ソースプログラムを、呼出し元の実行単位がスタックに
必要な情報を格納し、呼出し先の実行単位がスタックに
格納された情報を参照する機械語オブジェクトに翻訳す
る機械語翻訳最適化方式を以下のように構成した。

【００１６】すなわち、ソースプログラムの構文及び意
味を解析する際に、呼出し元及び呼出し先の実行単位間
で授受するパラメータを格納するために必要なスタック
上の大きさを検出する。また、スタックに必要な情報を
格納させる機械語オブジェクト部分を、パラメータ以外
の情報を格納するために必要なスタック上の大きさと、
パラメータを格納するために必要な検出されたスタック
上の大きさとの合成の大きさに応じた位置にスタックポ
インタを調整させるスタックポインタ調整命令と、スタ
ックポインタを変更することなくパラメータ以外の情報
をスタックに格納させるパラメータ外情報格納命令と、
スタックポインタを変更することなくパラメータをスタ
ックに格納させるパラメータ格納命令とで構成した。

【００１７】

【作用】本発明は、他の実行単位の呼出しに必要な情報
をスタックに格納させる機械語オブジェクトの命令部分
において、スタックポインタを調整する命令が複数生じ
ないようにすべく、パラメータ以外の情報を格納するた
めに必要なスタック上の大きさと、パラメータを格納す
るために必要なスタック上の大きさとの合成の大きさに
応じた位置にスタックポインタを調整させるスタックポ
インタ調整命令を設けた。このような命令を生成するた
めには、パラメータを格納するために必要なスタック上
の大きさの情報が必要となるが、この情報については、
ソースプログラムの構文及び意味を解析する際に検出す
ることとした。また、このようにしてスタックポインタ
の位置を調整しても、情報の格納時にスタックポインタ
が変化するならば上述のようにしたことの意味がない。
そこで、スタックにパラメータ以外の情報を格納させる
パラメータ外情報格納命令も、スタックにパラメータを
格納させるパラメータ格納命令も、格納時にスタックポ
インタを変更しない命令とした。

【００１８】

【実施例】以下、本発明をコンパイラ最適化方式に適用
した一実施例を図面を参照しながら詳述する。ここで、
図１はこの実施例の概略機能ブロック図、図４はその構
文意味解析手段の処理フローチャート、図５はその機械
語生成手段の要部処理フローチャートである。なお、こ
の実施例のコンパイラ最適化方式も、実際上、ハードウ
ェア的には中央処理ユニット（ＣＰＵ）及びメモリで構
成されている。

【００１９】図１（Ａ）において、例えばＣ言語等の高
位言語で記述されたソースプログラム１は、構文意味解
析手段２に入力される。構文意味解析手段２は、ソース
プログラム１の構文や意味を解析して、中間語によるプ
ログラム３に変換する。なお、中間語は、複雑さが高位
言語と機械語との中間である言語であり、コンパイラ装
置は、上述のように、機械語を生成しやすい形にソース
プログラム１を一旦中間語によるプログラム３に変換し
た後、この中間語のプログラム３から機械語のプログラ
ムに翻訳する。

【００２０】構文意味解析手段２は、最大パラメータサ
イズ検出部２ａを備えており、構文及び意味の解析と並
行して、ある実行単位が他の実行単位を呼出す際に両実
行単位間で授受するパラメータの格納のためにスタック
上で必要となる最大のサイズ（以下、最大パラメータサ
イズと呼ぶ）を検出している。構文意味解析手段２は、
最大パラメータサイズ検出部２ａによって検出された最
大パラメータサイズを最大パラメータサイズメモリ４に
設定する。実行単位の呼出しが複数あるソースプログラ
ムの場合には、呼出し毎に最大パラメータサイズが検出
されてメモリ４に格納される。

【００２１】機械語生成手段５は、中間語プログラム３
を翻訳して機械語オブジェクト６を生成する。また、機
械語生成手段５は、ある実行単位で呼出された実行単位
が必要とする情報（パラメータ、パラメータ外情報）を
スタックに格納して管理する機械語オブジェクト部分を
生成するために、スタックポインタ調整部５ａと、パラ
メータ外情報格納部５ｂと、パラメータ格納部５ｃとを
備えている。スタックポインタ調整部５ａは、呼出され
た実行単位を実行するために必要なパラメータ外情報を
格納するための作業域サイズと、最大パラメータサイズ
メモリ４に設定されている最大パラメータサイズとを合
わせた分だけ、それ以前のスタックポインタを移動させ
る機械語命令を生成するものであり、その命令としてＡ
ＤＤ命令を用いている。すなわち、図１（Ｂ）に示すよ
うに、従前のスタックポインタＳＰｏを、作業域サイズ
ｗｏｒｋと最大パラメータサイズｍａｘとの合成サイズ
分だけ移動させた位置ＳＰｎに調整するＡＤＤ命令を生
成する。パラメータ外情報格納部５ｂは、その実行単位
についてのスタックＳＴの作業域サイズｗｏｒｋにパラ
メータ外情報を格納させる機械語命令を生成するもので
ある。パラメータ格納部５ｃは、実行単位間で授受する
パラメータをその実行単位についてのスタックの最大パ
ラメータサイズｍａｘの部分に格納させる命令を生成す
るものであり、その命令としてＭＯＶＥ命令を用いてい
る。

【００２２】次に、構文意味解析手段２による処理を図
４を用いて説明する。実際上、構文意味解析手段２は、
最大パラメータサイズ検出部２ａを含めて主としてソフ
トウェアによって形成されている。

【００２３】まず、呼出し毎に必要となる最大パラメー
タサイズを全て０に初期化する（ステップＳ１）。次い
で、ソースプログラム１を読み込んで、ソースプログラ
ムファイルが終了していないことを確認する（ステップ
Ｓ２、Ｓ３）。なお、ファイルが終了した場合には、一
連の処理を終了する。ファイルが終了していない場合に
は、読み込んだソースプログラムの構文や意味を解析し
て中間語プログラムに変換する（ステップＳ４）。この
際、この読み込んだプログラム部分がサブルーチンルー
チンや関数等の他の実行単位の呼出しか否かを判別する
（ステップＳ５）。異なる場合には上述したステップＳ
２に戻る。他方、実行単位の呼出しであると、その実行
単位の総パラメータ情報をスタックに格納させるのに要
するサイズを現パラメータサイズに設定した後、そのと
きの最大パラメータサイズと比較する（ステップＳ６、
Ｓ７）。現パラメータサイズがそのときの最大パラメー
タサイズ以下の場合には直ちに上述したステップＳ２に
戻り、現パラメータサイズがそのときの最大パラメータ
サイズより大きい場合には最大パラメータサイズメモリ
４の最大パラメータサイズを現パラメータサイズで更新
させて上述したステップＳ２に戻る（ステップＳ６〜Ｓ
８）。なお、実行単位の呼出し毎に、最大パラメータサ
イズを格納更新する最大パラメータサイズメモリ４のエ
リアは異なるようになされている。

【００２４】このようにして実行単位の呼出し毎に、最
大パラメータサイズが検出されて最大パラメータサイズ
メモリ４に格納される。

【００２５】次に、機械語生成手段５の処理、特に他の
実行単位の呼出し時にスタックに情報を格納させる機械
語オブジェクト部分を生成するための処理について図５
を用いて説明する。

【００２６】中間語プログラム部分が他の実行単位の呼
出しに係る部分になると、その実行単位の実行で必要と
なるパラメータ外情報が必要とするスタック上のサイズ
を認識し、また、最大パラメータサイズメモリ４に格納
されている呼出し先の実行単位についての最大パラメー
タサイズを取り出して合計サイズを演算する（ステップ
Ｓ１０〜Ｓ１２）。そして、現在のスタックポインタＳ
Ｐｏをその合成サイズ分だけずれた位置ＳＰｎに調整す
るＡＤＤ命令を生成する（ステップＳ１３）。その後、
パラメータ外情報をスタックに格納させる命令群を生成
する（ステップＳ１４）。次いで、呼出し元及び呼出し
先の実行単位間で授受する各パラメータをスタックに格
納させるＭＯＶＥ命令を生成し、その後、呼出し先の実
行単位を実際に呼出すＣＡＬＬ命令を生成する（ステッ
プＳ１５、Ｓ１６）。

【００２７】このようにして実行単位の呼出しに伴うス
タックへの情報格納を実行する機械語オブジェクト部分
が生成される。

【００２８】図６は、Ｃ言語によるソースプログラム
（図６（Ａ））と、この実施例方式によって翻訳された
機械語オブジェクト（図６（Ｂ））と、この機械語オブ
ジェクトによって生じるスタックの変化（図６（Ｃ））
の一例を示す説明図である。なお、図６は、上述した図
３と対応する図面であり、ソースプログラムは同一であ
るが繰返し図示しているものである。

【００２９】この実施例方式による機械語オブジェクト
でも、実行単位ｓｕｂ１をＣＡＬＬするステップ２０１
の前にスタックＳＴに実行単位ｓｕｂ１の実行で必要と
なる情報を格納させるプログラム部分２００がある。こ
のプログラム部分２００は実行単位ｐｒｏｇｒａｍ（）
に係るスタックポインタＳＰｏを、この実行単位ｓｕｂ
１のパラメータの格納で必要となる最大パラメータサイ
ズｍａｘ及びパラメータ外情報の格納で必要となる作業
域サイズｗｏｒｋの合成サイズｍａｘ＋ｗｏｒｋだけ調
整して新しい位置ＳＰｎを指示するものとするＡＤＤ命
令２００ａと、作業域にパラメータ外情報を格納する部
分２００ｂと、パラメータａを格納させるＭＯＶＥ命令
２００ｃと、パラメータｂを格納させるＭＯＶＥ命令２
００ｄと、パラメータｃを格納させるＭＯＶＥ命令２０
０ｅとからなる。なお、この実施例の場合、ＰＵＳＨ命
令を用いずにＭＯＶＥ命令によってパラメータをスタッ
クに格納させるようにしているため、この格納時に新た
なスタックポインタＳＰｎが変化することはなく、その
ため、パラメータの格納用ＭＯＶＥ命令の後にスタック
ポインタを調整するＡＤＤ命令が設ける必要がない。

【００３０】従って、上述の実施例によれば、実行単位
間で授受するパラメータをスタックに格納させるためだ
けにスタックポインタを調整する必要がなく、呼出され
た実行単位のパラメータ外情報をスタックに格納させる
際のスタックポインタの調整に、パラメータをスタック
に格納させるためのスタックポインタの調整を融合させ
ているため、１個の実行単位の呼出し時には１回のスタ
ックポインタの調整を行なえば良く、また、このように
したためＰＵＳＨ命令より実行速度が速いＭＯＶＥ命令
を使用でき、翻訳された機械語オブジェクトの実行時間
を従来より速めることができる。

【００３１】なお、上述の実施例においては、コンパイ
ラ装置に本発明を適用したものを示したが、インタプリ
タ装置に対しても本発明を適用することができる。但
し、インタプリタ装置の場合、翻訳処理と実行処理とが
交互に繰返されるため、実行処理の時間だけが問題とな
るコンパイラ装置に比べれば本発明を適用する効果は小
さい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ある実
行単位が他の実行単位を呼出す際に両実行単位間で授受
するパラメータのスタックへの格納に伴うスタックポイ
ンタの調整を、呼出された実行単位のパラメータ以外の
情報をスタックに格納させる際のスタックポインタの調
整に融合させて行なうような機械語オブジェクトに翻訳
するようにしたので、実行時間が短い機械語オブジェク
トに翻訳することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の機械語翻訳最適化方式の概略機能ブロ
ック図である。

【図２】スタックマシン方式の説明図である。

【図３】従来方式の具体例を用いた説明図である。

【図４】実施例の構文意味解析手段の処理フローチャー
トである。

【図５】実施例の機械語生成手段の要部処理フローチャ
ートである。

【図６】実施例方式の具体例を用いた説明図である。

【符号の説明】

１…ソースプログラム、２…構文意味解析手段、２ａ…
最大パラメータサイズ検出部、３…中間語プログラム、
４…最大パラメータサイズメモリ、５…機械語生成手
段、５ａ…スタックポインタ調整部、５ｂ…パラメータ
外情報格納部、５ｃ…パラメータ格納部、６…機械語オ
ブジェクト、ＳＴ…スタック、ＳＰｏ、ＳＰｎ…スタッ
クポインタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実行単位が他の実行単位を呼出す部分を
   含むソースプログラムを、呼出し元の実行単位がスタッ
   クに必要な情報を格納し、呼出し先の実行単位がスタッ
   クに格納された情報を参照する機械語オブジェクトに翻
   訳する機械語翻訳最適化方式において、 ソースプログラムの構文及び意味を解析する際に、呼出
   し元及び呼出し先の実行単位間で授受するパラメータを
   格納するために必要なスタック上の大きさを検出し、 スタックに必要な情報を格納させる機械語オブジェクト
   部分を、 パラメータ以外の情報を格納するために必要なスタック
   上の大きさと、パラメータを格納するために必要な検出
   されたスタック上の大きさとの合成の大きさに応じた位
   置にスタックポインタを調整させるスタックポインタ調
   整命令と、 スタックポインタを変更することなくパラメータ以外の
   情報をスタックに格納させるパラメータ外情報格納命令
   と、 スタックポインタを変更することなくパラメータをスタ
   ックに格納させるパラメータ格納命令とで構成したこと
   を特徴とする機械語翻訳最適化方式。