Реализация очистки программного и аппаратного стека для архитектуры микропроцессора „Эльбрус”

РЕФЕРАТ 6
ВВЕДЕНИЕ 9
Определения, обозначения и сокращения 11
1 Анализ предметной области 13
1.1 Процесс сборки мусора 13
1.2 Требования к языку и системе 18
1.3 Достоинства и недостатки автоматической сборки мусора 19
1.4 Реализация алгоритма для языков программирования С/С++ 22
1.5 Реализация доступа к памяти для сборки мусора 27
1.6 Особенности микропроцессорной архитектуры SPARC 29
1.7 Особенности микропроцессорной архитектуры «Эльбрус» 35
2 Постановка задачи 41
2.1 Постановка задачи организации доступа к памяти для архитектуры
микропроцессора «Эльбрус» 41
2.2 Тестирование реализации алгоритма и анализ результатов 41
2.3 Кроссплатформенная сборка 42
2.4 Оптимизация решения 42
3 Изучение реализованных методик решений 44
3.1 Описание существующих аналогов 45
3.2 Особенности организации памяти микропроцессора «Эльбрус».. 55
4 Реализация сборки мусора для новых платформ 61
4.1 Принцип платформенных реализаций 61
4.2 Структура архитектурно-зависимых частей 62
4.3 Описание операционной системы и процессора в заголовочных
файлах (gcconfig.h, gc_priv.h, gc.h) 64
4.4 Реализация доступа к процедурному стеку для архитектуры
«Эльбрус» 67
4.5 Определение границ обрабатываемой памяти (os_dep.c) 71
4.6 Передача данных о границах процедурного стека (mach_dep.c)... 72
4.7 Операция «Остановки мира» (pthread_stop_world.c) 72
4.8 Маркировка участков памяти (mark_rts.c) 73
5 Тестирование реализации и анализ результатов 74
5.1 Проведение внутренних тестов сборщика мусора 74
5.2 Сравнение результатов на Эльбрусе и на Intel 75
5.3 Выводы по проведенным тестированиям 75
6 Кроссплатформенная сборка 76
6.1 Особенности кроссплатформенной сборки для архитектуры
«Эльбрус» 76
6.2 Уровни оптимизации компилятора 77
6.3 Сборка под различные архитектуры (E2K, x86, SPARC) 79
7 Использование и дальнейшая оптимизация решения 81
7.1 Применение сборщика мусора на сторонних приложениях 81
7.2 Оптимизация решения на основе результатов эксплуатации 83
7.3 Результаты проведенной оптимизации 85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 87
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Графическая часть магистерской диссертации 89

Купить

Память является одним из самых важных ресурсов компьютера, и в силу того, что она имеет ограничения по размеру, программисту необходимо предусматривать способы ее очистки.
Первичным вариантом для освобождения ресурсов является ручное управление памятью. Сущность метода заключается в том, что программист для создания объекта в динамической памяти явно вызывает команду выделения памяти. Данная команда возвращает указатель на выделенную область памяти, который сохраняется и используется для доступа к ней. До тех пор, пока объект нужен для работы программы, программа обращается к нему через ранее сохраненный указатель. Когда надобность в объекте проходит, то программист явно вызывает команду освобождения памяти, передавая указатель на удаляемый объект. В любом языке, допускающем создание объектов в динамической памяти, потенциально возможны две проблемы: висячие ссылки и утечки памяти.
Висячие ссылки - это оставшаяся в использовании ссылка на объект, который уже удален. После удаления объекта все сохранившиеся в программе ссылки на него становятся «висячими». Память, занимаемая ранее объектом, может быть передана операционной системе и стать недоступной, или быть использована для размещения нового объекта в той же программе. В первом случае попытка обратиться по «повисшей» ссылке приведет к срабатыванию механизма защиты памяти и аварийной остановке программы, а во втором - к непредсказуемым последствиям.
Создав объект в динамической памяти, программист может не удалить его после завершения использования. Если ссылающийся на объект переменной будет присвоено новое значение и на объект других ссылок нет, он становится программно недоступным, но продолжает занимать память, поскольку команда его удаления не вызывалась. Данная ситуация называется утечкой памяти.
Приведенные проблемы ручного управления памятью послужили основой для создания автоматического процесса, который бы решал данные задачи. Сборка мусора - технология, которая позволяет с одной стороны, упростить программирование, избавив программиста от необходимости вручную удалять объекты, созданные в динамической памяти, с другой - устранять ошибки, вызванные неправильным ручным управлением памятью.
Если бы память компьютера была бесконечной, можно было бы просто оставлять ненужные объекты в памяти. Процесс сборки мусора является эмуляцией такого бесконечного компьютера на конечной памяти. Из этого следует: если во время загрузки программы доступно больше оперативной памяти, чем может потребоваться для работы, то сборщик мусора не будет выполнять процесс по очистки памяти. Таким образом, менеджер памяти будет выделять память программе, как только она потребуется, и, по условиям, это выделение всегда будет успешным, то есть, если компьютер имеет больше оперативной памяти, чем это требуется программе, то эмуляция бесконечной памяти не нужна.
В системе со сборкой мусора обязанность освобождения памяти от объектов, которые больше не используются, возлагаются на среду исполнения программы. Программист лишь создает динамические объекты и пользуется ими. Все вопросы, связанные с удалением объектов, решаются средой разработки. Для осуществления сборки мусора в состав среды исполнения включается специальный программный модуль, называемый сборщиком мусора. Этот модуль периодически запускается, определяет, какие из созданных в динамической памяти объектов более не используется, и по необходимости освобождает занимаемую ими память.
В силу того, что сборщик мусора работает напрямую с памятью компьютера, такому модулю памяти необходимо иметь прямой доступ аппаратным и процедурным стекам памяти. Организация памяти в компьютере напрямую зависит от архитектуры процессора и операционной системы.

Купить