Алгоритм контроля распределения памяти специализированной ЭВМ

Встречается доста­точно много нарушений правил использования памяти специализированной ЭВМ, отличаю­щихся типом ошибки, видом условий и характером состояний. Наиболее часто эти ошибки появляются, когда в качестве вход­ного языка программирования используются автокод или машинный код команд специализированной ЭВМ, вследствие чего программирование опе­раций, выполняющих установку требуемых состояний памяти, ча­стично или целиком возлагается на программиста.

При распределении регистров памяти специализированной ЭВМ ошибки возникают, как правило, из-за отсутствия предварительной записи в регистр величины, считываемой с этого регистра. Причинами этого могут быть:

операция записи вообще отсутствует;

операция записи имеется, но запись выполняется не на тот ре­гистр;

запись производится на требуемый регистр, но записывается не та величина;

имеет место уничтожение установленной ранее величины ка­кой-либо непредусмотренной записью.

Операции, образующие эти сочетания, не обязательно должны относиться к смежным командам. В общем случае они могут при­надлежать командам, разделенным некоторой последователь­ностью команд, ни одна из которых не содержит операций считы­вания или записи на этот регистр. При оптимизации распределения памяти наиболее часто оказываются пропущенными операции записи или считывания требуемых величин только на некоторых маршрутах исполнения программы. В случае распределения па­мяти ограниченного объема (например, индексных регистров) ти­пичным является пропуск операций сохранения и восстановления значения некоторой величины (индекса), необходимой для пра­вильного исполнения программы. Ошибки пропуска операций записи и считывания возникают иногда при объединении модулей в комплекс программ вследствие нарушения правил связей по уп­равлению и по информации.

Контроль распределения памяти специализированной ЭВМ включает две задачи: построение диагностической модели подпрограммы и организацию просмотра модели с целью выявления недопустимых сочетаний операций считывания и записи величин.

Трудности практической реализации контроля распре­деления памяти сложных комплексов программ, имеющих много­численные вызовы функциональных и стандартных программ, во многом определяются высокой размерностью моде­лей комплексов программ.

Для контроля распределения памяти предлагается способ, позволяющий обеспечить максимальную независимость проверяемых частей, а также простоту и регулярность просмотра отдельных частей и их совокупностей (рисунок 1). При этом особенностью способа является то, что просмотр программы про­изводится последовательно по частям без повторений, каждая часть проверяется полностью, независимо от других ча­стей, а их совместная проверка выполняется без учета деталей их автономной проверки.

Данный способ проверки основан на организации последовательного, независимого просмотра иерархических упорядоченных частей модели комплекса программ с предварительным выделением в модели только той информации, которая имеет непосредственное отношение к контролируемым величинам и к ячейкам памяти.

При выполнении проверки памяти используется трехуровневое представление модели комплекса программ:

уровень команд образующих линейные участки;

уровень линейных участков, входящих в подпрограммы;

уровень подпрограмм и линейных участков, образующих контролируемый комплекс программ в целом.

При проверке использования каждого регистра или ячейки памяти модель, представляющая описание программы иди некоторой ее части, преобразуется. В результате исключают­ся все те вершины, команды которых не используют контролируе­мый регистр. При этом размер модели уменьшается, а просмотр для проверки условий наличия запрещенных сочетаний операций записи-считывания сводится к попарной проверке связанных между собой вершин.

Проверка выполняется последовательно по всем контролируемым регистрам для частей модели одного уровня с последующим переходом к проверке частей менее детального уровня представления модели. При переходе от одного уровня анализа к другому каждая независимая часть описывается пере­чнем своих входов и выходов. Для входов определяется перечень регистров, с которых выполняется считывание контролируемых ве­личин при исполнении программы с соответствующего входа. Для каждого выхода формируется перечень регистров, на кото­рые выполняется запись контролируемых величин. Связь ме­жду частями модели на следующем уровне детализации осущест­вляется по информации о входах и выходах из описания про­граммы.

Алгоритм контроля распределения памяти специализированной ЭВМ представлен на рисунке 2.

Функционирование алгоритма начинается с ввода исходных данных из блока начальной настройки. В счетчик команд узла формирования адресов устройства управления (СчК УзФА) записывается адрес начала программы. По данному адресу происходит вычисление исполнительного адреса команды, и обращение по нему в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Выбранная команда из ПЗУ поступает на регистр команд устройства управления эмулятора. В регистре команд по коду операции (КОП) определяется тип команды (безадресная, одноадресная или передачи управления).

Если команда безадресная, то происходит ее выполнение в арифметико-логическом устройстве. Счетчик команд увеличивается на единицу, и результат выводится в модуль визуализации.

В противном случае определяется одноадресная команда или передачи управления.

Если команда одноадресная, то вычисляется исполнительный адрес операнда, по которому осуществляется обращение в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или ПЗУ.

Одновременно происходит обращение в базу данных обращения к ОЗУ, где фиксируется количество обращений к ОЗУ, какая программа и с какого адреса производит обращение. Выбранный операнд поступает в регистр числа.

В арифметико-логическом устройстве происходит выполнение команды и результат записывается в регистр сумматора один (РгСМ1). Далее счетчик команд увеличивается на единицу, и результат выводится в модуль визуализации.

Если поступает команда передачи управления, то вычисляется исполнительный адрес команды перехода. Выполняется вспомогательная операция по сохранению точки ухода, в случае, если это необходимо. Значение адреса команды перехода записывается в счетчик команд, и результат выводится в модуль визуализации.

Рисунок 2 – Алгоритм контроля распределения памяти специализированной ЭВМ

Если с устройства обмена не поступал сигнал прерывания, то вычисление исполнительного адреса осуществляется по адресу, находящемуся в счетчике команд.

По приходу сигнала прерывания через устройство обмена происходит обработка статистической информации обращения к различным зонам оперативного запоминающего устройства, поступающей из базы данных.

Достоинствами предлагаемого алгоритма контроля распределения памяти специализированной ЭВМ является то, что он позволяет обеспечить максимальную независимость проверяемых частей сложного комплекса программ, а также простота просмотра отдельных частей программы и их совокупностей. При этом просмотр программы про­изводится последовательно по частям без повторений, каждая часть программы проверяется полностью, независимо от других ча­стей, а их совместная проверка выполняется без учета деталей их автономной проверки.

Литература

1. 
   Липаев В.В. Надежность программных средств. Серия "Информатизация России на пороге XXI века". – М.: СИНТЕГ, 1998.
   
2. 
   Липаев В. В. Проектирование программных средств. М., Высшая школа, 1990.
   
3. 
   Липаев В.В. Отладка сложных программ. – М.: Энергоатомиздат, 1993.
   
4. 
   Гончарик Л.П., Мороз Л.Е., Суркова А.В., Сухоручкин В.М. Система комплексной отладки для программного обеспечения АСУ реального времени. – Вопросы радиоэлектроники, 1983, серия общие вопросы радиоэлектроники, вып. 6.
   

имени Маршала Советского Союза А. М. Василевского