面向嵌入式多目標的Forth自生成器理論與實現

《面向嵌入式多目標的Forth自生成器理論與實現》是依託雲南大學，由代紅兵擔任負責人的國家自然科學基金專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向嵌入式多目標的Forth自生成器理論與實現
• 負責人：代紅兵
• 依託單位：雲南大學
• 項目類型：專項基金項目

項目摘要

現有的Forth實現方法多為採用彙編或C語言直接編寫核心代碼，然後在最小系統之上逐層累加，或是採用Forth獨特的編譯系統- - 自生成器對目標Forth進行整體編譯。儘管Forth自生成器的代碼生成非常快捷，但現有自生成器的構件設計都與目標環境密切關聯，缺少抽象層次，難以在異構新平台上有效生成新的Forth系統。本項目試圖借鑑多目標編譯的理論與方法，通過對框架抽象表達、異構目標描述、Forth虛擬機重構、代碼綁定算法、編譯控制算法等關鍵問題的研究，提出一種面向嵌入式環境，具有多目標特性的Forth自生成器框架模型及實現算法，並依此實際構建一個多目標自生成器，給出綜合評價。本研究將為解決異構目標平台上Forth系統的快速構建提供理論支撐，實現Forth自生成理論和方法上的創新與突破，並對基於Forth技術的嵌入式軟體和固件以及多核處理器晶片的研發與套用產生積極影響。

結題摘要

針對現有的Forth自生成器均與目標環境密切關聯、缺少抽象層次、難以在異構新平台上有效生成新的Forth系統等問題，本項目擬研究提出一種面向嵌入式環境，具有多目標特性的Forth自生成器框架模型及實現算法，並依此實際構建一個多目標自生成器，給出綜合評價。 通過三年的研究，項目組按計畫完成了研究任務，實現了預期目標。通過對框架抽象表達、異構目標描述、Forth虛擬機重構、代碼綁定算法、編譯控制算法等關鍵問題的研究，提出了一個面向嵌入式環境的多目標Forth自生成器MTFM框架模型和關鍵算法以及一種基於Forth的嵌入式實時作業系統框架EFOS，並首次提出了基於EFOS記憶體管理和指針分配的Forth虛擬機的實現方法及核心算法，自主構建了JLP Forth系統及多目標Forth自生成器MTFM原型系統，成功生成了X86和X51嵌入式目標Forth系統，並構建了基於X86和X51兩類處理器的實驗硬體平台。實驗與評估結果表明，基於MTFM的Forth自生成器具有較高的代碼生成質量和效率，尤其適合資源有限的嵌入式環境。 本項目已申請國家發明專利2項（已公布），實用新型專利2項；自主構建了1個多目標Forth自生成器MTFM原型系統及X86和X51等2個目標系統；完成研究論文8篇；培養研究生4名。本項目在實現Forth自生成理論和方法上有一定突破，為解決異構目標平台上Forth系統的快速構建提供了一定的理論支撐，期望對基於Forth技術的嵌入式軟體和固件以及多核處理器晶片的研發與套用產生積極影響。