Организация работы ЭВМ при выполнении задания пользователя

Организация процессов ввода, преобразования и отображения ре­зультатов относится к сфере системного программного обеспечения. Это сложные процессы, которые чаще всего делаются «прозрачны­ми», т.е. незаметными для пользователя. Один из них — реализация задания пользователя: профессиональный пользователь (программист) пишет задание для ЭВМ в виде программы на алгоритмическом язы­ке. Написанное задание (программа) представляет собой исходный модуль, сопровождаемый управляющими предложениями, указываю­щими операционной системе ЭВМ, на каком языке написана програм­ма и что с ней надо делать. Если программа пишется на алгоритми­ческом языке, то управляющие предложения — на языке управления операционной системой (в ЕС ЭВМ и IBM 360/370 этот язык называ­ется JCL — Job Control Language, в MS DOS IBM PC — это язык команд DOS, иногда оформляемый в виде bat-файла).

Исходный модуль перед исполнением должен быть переведен на внутренний язык машины. Эта операция выполняется специальной программой — транслятором (рис. 4.1). Трансляторы выполняются в виде двух разновидностей: интерпретаторы и компиляторы. Интер­претатор после перевода на язык машины каждого оператора алго­ритмического языка немедленно исполняет полученную машинную программу. Компилятор же сначала полностью переводит всю про­грамму, представленную ему в виде исходного модуля (ИМ), на язык машины. Получаемая при этом машинная программа представляет собой объектный модуль (ОМ). Результат работы компилятора может быть записан в библиотеку объектных модулей (БОМ) или передан другим программам для дальнейшей обработки, поскольку получен­ная машинная программа не готова к исполнению по двум причинам. Во-первых, она содержит неразрешенные внешние ссылки (т.е. обращение к программам, которые не содержатся в исходном модуле, но необходимы для работы основной программы, например к стан­дартным программам алгоритмического языка, таким, как извлече­ние корня квадратного, вычисление тригонометрических функ­ций и т.д.). Во-вторых, объектный модуль представляет собой машин­ную программу в условных адресах — каждый объектный модуль начинается с адреса Oh, тогда как для исполнения программа должна быть «привязана» к конкретным физическим адресам основной памяти.

Недостающие программы должны быть взяты из библиотек компи­лятора (которые могут быть написаны в виде исходных либо в виде объектных модулей) и добавлены к основной программе. Эту опера­цию выполняет редактор связей. В результате работы редактора свя­зей образуется загрузочный модуль (ЗМ), который помещается в соот­ветствующую библиотеку программ (БЗМ). В загрузочном модуле все ссылки разрешены, т.е. он содержит все необходимые стандартные про­граммы, но привязки к памяти у загрузочного модуля нет.

-

Рис. 4.1. Обработка заданий операционной системой

Привязка к памяти загрузочного модуля производится програм­мой выборки, которая переносит загрузочный модуль из библиотеки загрузочных модулей (обычно хранящейся на магнитном носителе) в основную память, и во время этого переноса корректирует адреса, учитывая, с какого адреса основной памяти размещается загрузоч­ный модуль. После перемещения загрузочного модуля в основную память программа выборки инициирует ее выполнение.

Представление машинной программы в виде исходных, объектных и загрузочных модулей позволяет реализовать наиболее эффективные программные комплексы. Например, если по одной и той же про­грамме необходимо много раз производить расчеты, то неэффектив­но тратить каждый раз время на трансляцию и редактирование про­граммы — ее нужно оформить в виде загрузочного модуля и хранить в соответствующей библиотеке. При обращении к такой программе сразу будет вызываться программа выборки для загрузки соответ­ствующего модуля (а этапы компиляции и редактирования связей будут опускаться) и время на выполнение программы существенно сократится.

Если же программа только отлаживается или после каждого про­счета ее нужно будет модернизировать, то получение загрузочного модуля и обращение к программе выборки будут лишними операци­ями. Для их обхода вместо редактора связей может быть применен загрузчик — программа, сочетающая в себе функции редактирова­ния связей и загрузки полученной машинной программы в основ­ную память для исполнения. Но при использовании загрузчика мно­гократные просчеты по программе проводить невыгодно, так как каждый раз приходится выполнять лишние операции редактирова­ния связей.