Historia de los compiladores

  UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

Escuela Nacional del Colegio de Ciencias y Humanidades 

Plantel Sur.

PROFESOR:  Luis Enrique Rodriguez Maldonado.

ALUMNA: Gloria Gutiérrez Gutiérrez.

 GRUPO 668
Turno: Vespertino

  

INDICE

1.- Introducción: Antecedentes Históricos sobre los compiladores.

2.- Definición de Compilador.

3.- Tipos de Compiladores.

3.1.- Clasificación de Compiladores.

4.- Funciones de un compilador.

5.- Componentes de un compilador.
6.- Historia sobre el lenguaje de Pascal.
6.1.- Objetivo del lenguaje de Pascal.
7.- Objetivo del lenguaje de Pascal.
8.- CAracterísticas.
9.- Implementaciones.
10.- Ejemplos.
11.- Compiladores disponibles.
12.-Conclusión.
13.-Cibergrafía.
ANEXO I: Ejemplos detallados sobre el lenguaje de Pascal.

             1.-INTRODUCCIÓN             

  

En 1946 se desarrolló la primera computadora digital. En un principio, estas máquinas ejecutaban instrucciones consistentes en códigos numéricos que señalaban a los circuitos de la máquina los estados correspondientes a cada operación, lo que se denominó lenguaje máquina.

Pronto los primeros usuarios de estos ordenadores descubrieron la ventaja de escribir sus programas mediante claves más fáciles de recordar que esos códigos; al final, todas esas claves juntas se traducían manualmente a lenguaje máquina. Estas claves constituyen los llamados lenguajes ensambladores.

Pese a todo, el lenguaje ensamblador seguía siendo el de una máquina, pero más fácil de manejar. Los trabajos de investigación se orientaron hacia la creación de un lenguaje que expresara las distintas acciones a realizar de una manera lo más sencilla posible para una persona. El primer compilador fue escrito por Grace Hopper, en 1952 para el lenguaje de programación A-0, En 1950John Backus dirigió una investigación en IBM sobre un lenguaje algebraico. En 1954 se empezó a desarrollar un lenguaje que permitía escribir fórmulas matemáticas de manera traducible por un ordenador; le llamaron FORTRAN (FORmulae TRANslator).

El primer compilador de FORTRAN tardó 18 años-persona en realizarse y era muy sencillo. Este desarrollo de FORTRAN estaba muy influenciado por la máquina objeto en la que iba a ser implementado. Como un ejemplo de ello tenemos el hecho de que los espacios en blanco fuesen ignorados, debido a que el periférico que se utilizaba como entrada de programas (una lectora de tarjetas perforadas) no contaba correctamente los espacios en blanco.

El primer compilador autocontenido, es decir, capaz de compilar su propio código fuente fue el creado para Lisp por Hart y Levin en el MIT en 1962. Desde 1970 se ha convertido en una práctica común escribir el compilador en el mismo lenguaje que este compila, aunque Pascal y C han sido alternativas muy usadas.

 

                 2.- DEFINICIÓN DE   COMPILADOR                         

Un compilador es un programa informático que traduce un programa escrito en un lenguaje de programación a otro lenguaje de programación, generando un programa equivalente que la máquina será capaz de interpretar. Usualmente el segundo lenguaje es lenguaje de máquina, pero también puede ser simplemente texto. Permite traducir el código fuente de un programa en lenguaje de alto nivel, a otro lenguaje de nivel inferior (típicamente lenguaje de máquina). De esta manera un programador puede diseñar un programa en un lenguaje mucho más cercano a como piensa un ser humano, para luego compilarlo a un programa más manejable por una computadora.

        3.-TIPOS DE COMPILADORES          

Puede haber compiladores que se adscriban a varias categorías:

§  Compiladores cruzados: generan código para un sistema distinto del que están funcionando.

§  Compiladores optimizadores: realizan cambios en el código para mejorar su eficiencia, pero manteniendo la funcionalidad del programa original.

§  Compiladores de una sola pasada: generan el código máquina a partir de una única lectura del código fuente.

§  Compiladores de varias pasadas: necesitan leer el código fuente varias veces antes de poder producir el código máquina.

§  Compiladores JIT (Just In Time): forman parte de un intérprete y compilan partes del código según se necesitan.

Pauta de creación de un compilador: En las primeras épocas de la informática, el software de los compiladores era considerado como uno de los más complejos existentes.

Los primeros compiladores se realizaron programándolos directamente en lenguaje máquina o en ensamblador. Una vez que se dispone de un compilador, se pueden escribir nuevas versiones del compilador (u otros compiladores distintos) en el lenguaje que compila ese compilador.

Actualmente existen herramientas que facilitan la tarea de escribir compiladores ó intérpretes informáticos. Estas herramientas permiten generar el esqueleto del analizador sintáctico a partir de una definición formal del lenguaje de partida, especificada normalmente mediante una gramática formal y barata, dejando únicamente al programador del compilador la tarea de programar las acciones semánticas asociadas.

      3.1- CLASIFICACIÓN DEL COMPILADOR       :

El programa compilador traduce las instrucciones en un lenguaje de alto nivel a instrucciones que la computadora puede interpretar y ejecutar. Para cada lenguaje de programación se requiere un compilador separado. El compilador traduce todo el programa antes de ejecutarlo. Los compiladores son, pues, programas de traducción insertados en la memoria por el sistema operativo para convertir programas de cómputo en pulsaciones electrónicas ejecutables (lenguaje de máquina). Los compiladores pueden ser de:

·    una sola pasada: examina el código fuente una vez, generando el código o programa objeto.

·        

* * Pasadas múltiples: requieren pasos intermedios para producir un código en otro lenguaje, y una pasada final para producir y optimizar el código producido durante los pasos anteriores.

·  *Optimación: lee un código fuente, lo analiza y descubre errores potenciales sin ejecutar el programa.

·  *Compiladores incrementales: generan un código objeto instrucción por instrucción (en vez de hacerlo para todo el programa) cuando el usuario teclea cada orden individual. El otro tipo de compiladores requiere que todos los enunciados o instrucciones se compilen conjuntamente.

· *Ensamblador: el lenguaje fuente es lenguaje ensamblador y posee una estructura sencilla.

·  *Autocompilador: compilador que está escrito en el mismo lenguaje que va a compilar.

EEvidentemente, no se puede ejecutar la primera vez. Sirve para hacer ampliaciones al lenguaje, mejorar el código generado, etc.

·  *Metacompilador: es sinónimo de compilador de compiladores y se refiere a un programa que recibe como entrada las especificaciones del lenguaje para el que se desea obtener un compilador y genera como salida el compilador para ese lenguaje. El desarrollo de los metacompiladores se encuentra con la dificultad de unir la generación de código con la parte de análisis. Lo que sí se han desarrollado son generadores de analizadores léxicos y sintácticos. Por ejemplo, los conocidos:
generador de analizadores léxicos LEX:
 generador de analizadores sintácticos YACC:
desarrollados para UNIX. Los inconvenientes que tienen son que los analizadores que generan no son muy eficientes.

·   *Descompilador: es un programa que acepta como entrada código máquina y lo traduce a un lenguaje de alto nivel, realizando el proceso inverso a la compilación.

             4.- FUNCIONES DE UN COMPILADOR 


A grandes rasgos un compilador es un programa que lee un programa escrito es un lenguaje, el lenguaje fuente, y lo traduce a un programa equivalente en otro lenguaje, el lenguaje objeto. Como parte importante de este proceso de traducción, el compilador informa a su usuario de la presencia de errores en el programa fuente.
A primera vista, la diversidad de compiladores puede parecer abrumadora. Hay miles de lenguajes fuente, desde los lenguajes de programación tradicionales, como FORTRAN o Pascal, hasta los lenguajes especializados que han surgido virtualmente en todas las áreas de aplicación de la informática. Los lenguajes objeto son igualmente variados; un lenguaje objeto puede ser otro lenguaje de programación o el lenguaje de máquina de cualquier computador entre un microprocesador y un supercomputador. A pesar de existir una aparente complejidad por la clasificación de los compiladores, como se vio en el tema anterior, las tareas básicas que debe realizar cualquier compilador son esencialmente las mismas. Al comprender tales tareas, se pueden construir compiladores para una gran diversidad de lenguajes fuente y máquinas objeto utilizando las mismas técnicas básicas.
Nuestro conocimiento sobre cómo organizar y escribir compiladores ha aumentado mucho desde que comenzaron a aparecer
los primeros compiladores a principios de los años cincuenta.

5.-COMPONENTES DE UN COMPILADOR

La construcción de un compilador involucra la división del proceso en una serie de fases que variará con su complejidad. Generalmente estas fases se agrupan en dos tareas: el análisis del programa fuente y la síntesis del programa objeto.

Las tres primeras fases, que forman la mayor parte de la porción de análisis de un compilador se analizan en la sección IX. Otras dos actividades, la administración de la tabla se símbolos y el manejo de errores, se muestran en interacción con las seis fases de análisis léxico, análisis sintáctico, análisis semántico, generación de código intermedio, optimación de código y generación de código. De modo informal, también se llamarán "fases" al administrador de la tabla de símbolos y al manejador de errores.

Administrador de la tabla de símbolos
Una función esencial de un compilador es registrar los identificadores utilizados en el programa fuente y reunir información sobre los distintos atributos de cada identificador. Estos atributos pueden proporcionar información sobre la memoria asignada a un identificador, su tipo, su ámbito (la parte del programa donde tiene validez) y, en el caso de nombres de procedimientos, cosas como el número y tipos de sus argumentos, el método de pasar cada argumento (por ejemplo, por referencia) y el tipo que devuelve, si los hay.
Una tabla de símbolos es una estructura de datos que contiene un registro por cada identificador, con los campos para los atributos del identificador. La estructura de datos permite encontrar rápidamente el registro de cada identificador y almacenar o consultar rápidamente datos en un registro
Cuando el analizador léxico detecta un indentificador en el programa fuente, el identificador se introduce en la tabla de símbolos. Sin embargo, normalmente los atributos de un identificador no se pueden determinar durante el análisis léxico. Por ejemplo, en una declaración en Pascal como var posición, inicial, velocidad : real;
El tipo real no se conoce cuando el analizador léxico encuentra posición, inicial y velocidad.
Las fases restantes introducen información sobre los identificadores en la tabla de símbolos y después la utilizan de varias formas. Por ejemplo, cuando se está haciendo el análisis semántico y la generación de código intermedio, se necesita saber cuáles son los tipos de los identificadores, para podercomprobar si el programa fuente los usa de una forma válida y así poder generar las operaciones apropiadas con ellos. El generador de código, por lo general, introduce y utiliza información detallada sobre la memoria asignada a los identificadores.

Detección e información de errores
Cada frase puede encontrar errores. Sin embargo, después de detectar un error. Cada fase debe tratar de alguna forma ese error, para poder continuar la compilación, permitiendo la detección de más errores en el programa fuente. Un compilador que se detiene cuando encuentra el primer error, no resulta tan útil como debiera.
Las fases de análisis sintáctico y semántico por lo general manejan una gran proporción de los errores detectables por el compilador. La fase léxica puede detectar errores donde los caracteres restantes de la entrada no forman ningún componente léxico del lenguaje. Los errores donde la cadena de componentes léxicos violan las reglas de estructura (sintaxis) del lenguaje son determinados por la fase del análisis sintáctico.
Durante el análisis semántico el compilador intenta detectar construcciones que tengan la estructura sintáctica correcta, pero que no tengan significado para la operación implicada, por ejemplo, si se intenta sumar dos identificadores. Uno de los cuales es el nombre de una matriz, y el otro, el nombre de un procedimiento.

Las fases de análisis
Conforme avanza la traducción, la representación interna del programa fuente que tiene el compilador se modifica. Para ilustrar esas representaciones, considérese la traducción de la proposición
Posición := inicial + velocidad * 60 (1)La figura 4 muestra la representación de esa proposición después de cada frase.Posición := inicial + velocidad * 60
Id1 := id2 + id3 * 60
Tabla de símbolos
1
2
3
4 : =
id1 +
id2 *
id3 entareal
60
temp1 := entareal(60)
temp2 := id3 * temp1
temp3 := id2 + temp2
id1 := temp3
temp1 := id3 * 60.0
id1 := id2 + temp1
MOVF id3, R2
MULF #60.0, R2
MOVF id2, R1
ADDF R2, R1
MOVF R1, id1

La fase de análisis léxico lee los caracteres de un programa fuente y los agrupa en una cadena de componentes léxicos en los que cada componente representa una secuencia lógicamente coherente de caracteres, como un identificador, una palabra clave (if, while, etc), un carácter de puntuación, o un operador de varios caracteres, como :=. La secuencia de caracteres que forman un componente léxico se denomina lexema del componente.
A ciertos componentes léxicos se les agregará un "valor léxico". Así, cuando se encuentra un identificador como velocidad, el analizador léxico no sólo genera un componente léxico, por ejemplo, id, sino que también introduce el lexema velocidad en la tabla de símbolos, si aún no estaba allí. El valor léxico asociado con esta aparición de id señala la entrada de la tabla de símbolos correspondiente a velocidad.
Usaremos id1 , id2 e id3 para posición, inicial y velocidad, respectivamente, para enfatizar que la representación interna de un identificador es diferente de la secuencia de caracteres que forman el identificador. Por tanto, la representación de (1) después del análisis léxico queda sugerida por:
id1 := id2 + id3 * 60 (2)

Se deberían construir componentes para el operador de varios caracteres := y el número 60, para reflejar su representación interna. En la sección IX ya se introdujeron las fases segunda y tercera: los análisis sintáctico y semántico. El análisis sintáctico impone una estructura jerárquica a la cadena de componentes léxicos, que se representará por medio de árboles sintácticos. Una estructura de datos es en la que un nodo interior es un registro con un campo para el operador y dos campos que contienen apuntadores a los registros de los hijos izquierdo y derecho. Una hoja es un registro con dos o más campos, uno para identificar el componente léxico de la hoja, y los otros para registrar información sobre el componente léxico. Se puede tener información adicional sobre las construcciones del lenguaje añadiendo más campos a les registros de los nodos.

()()Poner imagen

Código intermedio

De acuerdo con la clase de código intermedio (por ejemplo, código de tres direcciones o código P) y de las clases de optimizaciones realizadas, este código puede conservarse como un arreglo de cadenas de texto, un archivo de texto temporal o bien una lista de estructuras ligadas. En los compiladores que realizan optimizaciones complejas debe ponerse particular atención a la selección de representaciones que permitan una fácil reorganización.

Generación de código intermedio

Después de los análisis sintáctico y semántico, algunos compiladores generan una representación intermedia explícita del programa fuente. Se puede considerar esta representación intermedia como un programa para una máquina abstracta. Esta representación intermedia debe tener dos propiedades importantes; debe ser fácil de producir y fácil de traducir al programa objeto.

La representación intermedia puede tener diversas formas. Existe una forma intermedia llamada "código de tres direcciones", que es como el lenguaje ensamblador para una máquina en la que cada posición de memoria puede actuar como un registro. El código de tres direcciones consiste en una secuencia de instrucciones, cada una de las cuales tiene como máximo tres operandos. El programa fuente de (1) puede aparecer en código de tres direcciones como

 temp1 := entarea1(60)

 temp2 := id3 * temp1 (2)

 temp3 := id2 + temp2

 id1 := temp3

Esta representación intermedia tiene varias propiedades. Primera, cada instrucción de tres direcciones tiene a lo sumo un operador, además de la asignación. Por tanto, cuando se generan esas instrucciones el compilador tiene que decidir el orden en que deben efectuarse, las operaciones; la multiplicación precede a la adición al programa fuente de. Segunda, el compilador debe generar un nombre temporal para guardar los valores calculados por cada instrucción. Tercera, algunas instrucciones de "tres direcciones" tienen menos de tres operadores, por ejemplo la primera y la última instrucciones de.

Optimización de Código

La fase de optimización de código trata de mejorar el código intermedio de modo que resulte un código de máquina más rápido de ejecutar. Algunas optimizaciones son triviales. Por ejemplo, un algoritmo natural genera el código intermedio (2) utilizando una instrucción para cada operador de la representación del árbol después del análisis semántico, aunque hay una forma mejor de realizar los mismos cálculos usando las dos instrucciones

Temp1 := id3 * 60.0 (3)

Id1 := id2 + temp1

Este sencillo algoritmo no tiene nada de malo, puesto que el problema se puede solucionar en la fase de optimización de código. Esto es, el compilador puede deducir que la conversión de 60 de entero a real se puede hacer de una vez por todas en el momento de la compilación, de modo que la operación entreal se puede eliminar. Además, temp3 se usa sólo una vez, para transmitir su valor a id1. Entonces resulta seguro sustituir a id1 por temp3, a partir de lo cual la última proposición de (2) no se necesita y se obtiene el código de (3).

Hay muchas variaciones en la cantidad de optimización de código que ejecutan los distintos compiladores. En lo que hacen mucha optimización llamados "compiladores optimizadores", una parte significativa del tiempo del compilador se ocupa en esta fase. Sin embargo hay optimizaciones sencillas que mejoran significativamente del tiempo del compilador se ocupa en esta fase. Sin embargo, hay optimizaciones sencillas que mejoran sensiblemente el tiempo de ejecución del programa objeto sin retardar demasiado la compilación.