ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

Кафедра информатики

РЕФЕРАТ  
на тему: 
«Трансляторы»

Выполнила: 
студентка 122 группы ОЭФ 
Проверила: 
преподаватель Кузьмина Л.Е.

Санкт-Петербург 
2010 г.

Оглавление

Введение

    В системном программировании языком называется определенный набор символов и правил (соглашений), устанавливающих  способы комбинаций этих символов для  записи осмысленных сообщений (текстов).

    Различают, вообще говоря, нестрого, естественные языки, на которых говорят и пишут люди в повседневной жизни, и искусственные языки, создаваемые для некоторых частных целей.

    Искусственные языки, предназначенные для записи программ, называются языками программирования. Каждая ЭВМ имеет свой собственный язык программирования – язык команд или машинный язык и может исполнять программы, написанные только на этом языке. В машинном языке каждой команде соответствует определенная операция, которую может выполнять машина. Однако на машинном языке программировать трудно из-за чрезмерной детализации программы. Поэтому уже на ЭВМ первого и второго поколения для повышения производительности труда программистов начали применять языки программирования, не совпадающие с машинными языками. На ЭВМ третьего поколения машинный язык практически не применяется для программирования задач, за ним сохранилась лишь роль внутреннего языка ЭВМ.

Языки программирования

    В настоящее время насчитывается  несколько сотен различных языков программирования, которые классифицируются по разным признакам. Наиболее общей является классификация по степени зависимости языка от ЭВМ. По этому признаку языки делятся на две большие группы:

• Машинно-зависимые языки
• Машинно-независимые языки

    Машинно-зависимые  языки, в свою очередь, делятся на машинные и машинно-ориентированные.

    Машинно-ориентированные  языки иногда называют автокодами. Различают два уровня машинно-ориентированных  языков. К первому уровню относятся  языки символьного кодирования, иначе называемые мнемокодами, а  ко второму – макроязыки.

    Мнемокод  отличается от машинного языка соответствующей  ЭВМ заменой цифровых кодов операций буквенными (мнемоническими), а цифровых адресов операндов – буквенными или буквенно-цифровыми. При переводе на язык ЭВМ каждая команда мнемокода заменяется соответствующей командой машинного языка (<< один в один >>).

    Применение  мнемокода позволяет автоматизировать работу программиста по распределению  памяти, точнее, по присваиванию истинных адресов. Это особенно полезно при  программировании для машин с переменным форматом команд. Кроме того, мнемокод существенно облегчает работу по составлению больших программ, когда отдельные сегменты (модули) программы составляются разными программистами и объединяются в единую программу на этапе загрузки.

     Язык второго уровня – макроязык – наряду с символическими аналогами машинных команд, из которых состоит мнемокод, допускает также использование макрокоманд, не имеющих прямых аналогов в машинном языке. При трансляции каждая макрокоманда заменяется группой команд машинного языка (<< один в несколько >>). Применение макрокоманд сокращает программу, повышает производительность программиста. Программист, использующий машинно-ориентированный язык должен быть хорошо знакомым с особенностями устройства машины, для которой составляется программа.

    По  отношению к транслятору все  упоминавшиеся выше языки, кроме  машинных языков, являются входными. В  процессе трансляции программа на входном  языке переводится на некоторый  внутренний язык, более удобный для  дальнейшей работы транслятора, а затем последовательно происходит несколько стадий обработки. На каждой стадии транслируемая программа представляется в некотором промежуточном языке. И, наконец, после обработки транслятором получается программа на выходном языке.

Трансляторы

    Любую программу, которая переводит произвольный текст на некотором входном языке  в текст на другом языке, называют транслятором.  В частности, исходным текстом может быть входная программа. Транслятор переводит её в выходную или объектную программу.

Трансляция программы — преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке и, в определённом смысле, равносильную первой.

Язык, на котором  представлена входная программа, называется исходным языком, а сама программа — исходным кодом. Выходной язык называется целевым языком или объектным кодом.

Понятие трансляции относится не только к языкам программирования, но и к другим компьютерным языкам, вроде языков разметки, аналогичных HTML, и к естественным языкам, вроде английского или русского.

Виды  трансляторов

Трансляторы подразделяют:

• Адресный. Функциональное устройство, преобразующее виртуальный адрес (англ. Virtual address) в реальный адрес.
• Диалоговый. Обеспечивает использование языка программирования в режиме разделения времени.
• Многопроходной. Формирует объектный модуль за несколько просмотров исходной программы.
• Обратный. То же, что детранслятор.
• Однопроходной. Формирует объектный модуль за один последовательный просмотр исходной программы.
• Оптимизирующий. Выполняет оптимизацию кода в создаваемом объектном модуле.
• Синтаксически-ориентированный (синтаксически-управляемый). Получает на вход описание синтаксиса и семантики языка и текст на описанном языке, который и транслируется в соответствии с заданным описанием.
• Тестовый. Набор макрокоманд языка ассемблера, позволяющих задавать различные отладочные процедуры в программах, составленных на языке ассемблера.

    Так простейшим транслятором можно считать, загрузчик, который переводит программу  в условных адресах, оформленную в виде модуля загрузки, в объектную программу в абсолютных адресах. В этом случае входной язык (язык загрузчика) и объектный язык (язык ЭВМ) являются языками одного уровня. Однако чаще входной и объектный языки относятся к разным уровням. Обычно уровень входного языка выше уровня объектного языка.

    По  уровню входного языка трансляторы  принято делить на ассемблеры, макроассемблеры, компиляторы, генераторы.

    Входным языком ассемблера является мнемокод, макроассемблера - макроязык, компилятора - процедурно-ориентированный язык, а генератора - проблемно – ориентированный язык. В связи с этим входной язык называют по типу транслятора: язык ассемблера, язык макроассемблера и т.д.

    Программа, полученная после обработки транслятором, либо непосредственно исполняется на ЭВМ, либо подвергается обработке другим транслятором.

Реализации

Цель трансляции — преобразовать текст с одного языка на другой, который понятен адресату текста. В случае программ-трансляторов, адресатом является техническое устройство (процессор) или программа-интерпретатор.

Язык процессоров (машинный код) обычно является низкоуровневым. Существуют платформы, использующие в качестве машинного язык высокого уровня (например, iAPX-432), но они являются исключением из правила в силу сложности и дороговизны. Транслятор, который преобразует программы в машинный язык, принимаемый и исполняемый непосредственно процессором, называется компилятором.

Процесс компиляции, как правило, состоит из нескольких этапов: лексического, синтаксического и семантического анализов (англ. Semantic analysis), генерации промежуточного кода, оптимизации и генерации результирующего машинного кода. Помимо этого, программа, как правило, зависит от сервисов, предоставляемых операционной системой и сторонними библиотеками (например, файловый ввод-вывод или графический интерфейс), и машинный код программы необходимо связать с этими сервисами. Связывание со статическими библиотеками выполняется редактором связей или компоновщиком (который может представлять собой отдельную программу или быть частью компилятора), а с операционной системой и динамическими библиотеками связывание выполняется при начале исполнения программы загрузчиком.

Достоинство компилятора: программа компилируется  один раз и при каждом выполнении не требуется дополнительных преобразований. Соответственно, не требуется наличие компилятора на целевой машине, для которой компилируется программа. Недостаток: отдельный этап компиляции замедляет написание и отладку и затрудняет исполнение небольших, несложных или разовых программ.

В случае если исходный язык является языком ассемблера (низкоуровневым языком, близким к машинному языку), то компилятор такого языка называется ассемблером.

Другой метод реализации — когда программа исполняется с помощью интерпретатора вообще без трансляции. Интерпретатор программно моделирует машину, цикл выборки-исполнения которой работает с командами на языках высокого уровня, а не с машинными командами. Такое программное моделирование создаёт виртуальную машину, реализующую язык. Этот подход называется чистой интерпретацией.

Чистая интерпретация применяется, как правило, для языков с простой структурой (например, АПЛ или Лисп). Интерпретаторы командной строки обрабатывают команды в скриптах в UNIX или в пакетных файлах (.bat) в MS-DOS также как правило, в режиме чистой интерпретации.

Достоинство чистого интерпретатора: отсутствие промежуточных действий для трансляции упрощает реализацию интерпретатора и  делает его удобнее в использовании, в том числе в диалоговом режиме. Недостаток — интерпретатор должен быть в наличии на целевой машине, где должна исполняться программа. А свойство чистого интерпретатора, что ошибки в интерпретируемой программе обнаруживаются только при попытке выполнения команды (или строки) с ошибкой, можно признать как недостатком, так и достоинством.

Существуют  компромиссные между компиляцией  и чистой интерпретацией варианты реализации языков программирования, когда интерпретатор  перед исполнением программы  транслирует её на промежуточный  язык (например, в байт-код или p-код), более удобный для интерпретации (то есть речь идёт об интерпретаторе со встроенным транслятором). Такой метод называется смешанной реализацией.