Projet Système Info

Yohan SIMARD - Arnaud VERGNET

4IR A1 2020-2021

Ce dépôt inclut notre compilateur, un cross assembleur et le code VHDL de notre processeur.

Table des matières

• Fonctionnalités du parser
• Fonctionnalités du compilateur
• Fonctionnalités du processeur
• Installation
• Description des dépôts
  • Compilateur (compilator-2000)
    • Structure
    • Compilation et lancement
    • Particularités de l’implémentation
      • Tables
      • Tests unitaires
      • Fonctions utilitaires
  • Cross-assembleur (crossassembler-2000)
    • Compilation et lancement
  • Processeur (processor-2000)
    • Structure
    • Simulation et tests
    • Particularités de l’implémentation
      • Multiplexeurs
• Tests d’intégration

Fonctionnalités du parser

• Déclaration de variables
• Affectation de variables
• Calculs (addition, soustraction, division, multiplication)
• Fonction main
• Branches (if, else)
• Conditions (!, ||, &&, ==, !=, <, <=, >, >=)
• Boucle while
• printf

Fonctionnalités du compilateur

Toutes les fonctionnalités du parser sauf les boucles while (par manque de temps).

Fonctionnalités du processeur

• Affectation, calculs (sauf division), copie, store, load
• Pipeline à 5 étage
• Gestion des aléas si écriture puis lecture dans le même registre

Installation

Voici les commandes à entrer dans un terminal pour récupérer, compiler et exécuter le projet:

# Clone le dépôt git avec les submodules
git clone --recurse-submodules https://git.etud.insa-toulouse.fr/ysimard/projet_systeme_info.git
cd projet_systeme_info
# Compile le compilateur et le cross assembleur
make
# Exécute le compilateur et le cross assembleur sur le fichier test.c
make test_cross_bin.txt

Description des dépôts

Compilateur (compilator-2000)

Structure

Ce dépôt contient tous les fichiers nécessaires au fonctionnement du parser et du compilateur, ainsi que des tests unitaires pour la table des symboles. Il contient aussi un interpréteur (dossier interpreter), fourni par les professeurs, pour vérifier le code assembleur généré.

En plus des fichiers al.lex et as.y classiques, ce projet contient plusieurs fichiers C utilitaires. asm_instructions se charge de modifier le tableau d’instruction assembleur et de l’écrire dans un fichier. symbol_table s’occupe de modifier et lire la table des symboles. symbole_table.test.c execute des tests unitaires sur le fichier précédent. yacc_util est un ensemble de fonctions utilitaires pour simplifier la manipulation de la table des symboles et des instructions assembleur, utilisé par as.y.

Compilation et lancement

Un Makefileest fourni pour compiler le projet, qui s’utilise comme suit:

• Compiler le compilateur

make compilateur

• Compiler les tests unitaires

make test

• Nettoyer le projet

make clean

Une fois compilé, le compilateur s'exécute de la manière suivante (en remplaçant INPUT_FILE par le fichier C souhaité et OUTPUT_FILE par le fichier destination voulu):

./compilateur [OUTPUT_FILE] < INPUT_FILE

Pour lancer les tests unitaires, exécuter la commande suivante:

./test

Pour vérifier le code assembleur à l’aide de l’interpréteur, copier le contenu du fichier de sortie du compilateur dans le fichier interpreter/input.txt, compiler l'interpréteur à l’aide de la commande make, et exécuter la commande suivante:

./interpreter < input.txt

Particularités de l’implémentation

Tables

Toutes nos tables sont implémentées sous la forme de tableaux. Nous avons préféré cette approche plutôt que des listes chaînées car nous itérons souvent dessus, ce qui est très lent quand les données sont éparpillées dans la mémoire, comme dans le cas des listes chaînées. Ceci implique cependant que nous avons un nombre d’instructions et un nombre de symboles maximum.

Tests unitaires

Nous avons écrit des tests unitaires pour la table des symboles. Dans ces tests, nous créons une table des symboles, ajoutons des éléments, et vérifions qu’ils sont bien présents après. Nous testons aussi les erreurs retournées par les fonctions.

Fonctions utilitaires

Pour éviter d’avoir un fichier yacc trop imposant, nous avons créé un fichier yacc_util.c qui contient toutes les fonctions qui écrivent des instructions dans la table des instructions.

Cross-assembleur (crossassembler-2000)

Le cross-assembleur a été écrit en majorité par Paul Faure. Nous l’avons simplement adapté pour notre compilateur et notre processeur. Il est optimisé car il ne génère par un LOAD et un STORE pour chaque instruction. Il se souvient de quelle donnée est présente dans quel registre.

Compilation et lancement

Compiler

make

Nettoyer le projet

make clean

Processeur (processor-2000)

Structure

Ce projet contient un fichier .vhd pour chaque composant du processeur, à savoir l’ALU (ALU.vhd), la mémoire de données (data_memory.vhd), la mémoire d’instructions (instruction_memory.vhd), et le banc de registres (registers.vhd). Chacun de ces composants possède un fichier de test associé (nommés COMPOSANT_test.vhd). Ensuite, tous ces composants sont connectés grâce à une pipeline dans le fichier CPU.vhd, possédant lui aussi un fichier de test.

Simulation et tests

Ouvrir le projet dans ISE et lancer la simulation. Le fichier config_simu.wcfg contient une configuration du simulateur qui permet de visualiser tous les signaux intéressants.

Particularités de l’implémentation

Multiplexeurs

Les multiplexeurs sont implémentés avec des std_logic_vector, pour lesquels chaque booléen correspond à une instruction. Cela permet d'ajouter facilement de nouvelles instructions : il suffit de rajouter à chaque vecteur un booléen.

Tests d’intégration

Nous avons testé les trois composants (compilateur, cross-assembleur et processeur) sur le fichier test.c. Nous avons constaté en simulation que la mémoire était bien mise à jour avec les bonnes valeurs. Nous n’avons cependant pas eu le temps de tester sur la carte physique.