آلة رمز P

في برمجة الحاسوب ، تُعرف آلة P-code ( آلة الشفرة المحمولة ^{[ 1 ]} ) بأنها آلة افتراضية مصممة لتنفيذ شفرة P، وهي لغة التجميع أو شفرة الآلة لوحدة معالجة مركزية افتراضية (CPU). يُستخدم مصطلح "آلة P-code" بشكل عام للإشارة إلى جميع هذه الآلات (مثل آلة جافا الافتراضية (JVM) وشفرة MATLAB المُجمّعة مسبقًا )، بالإضافة إلى التطبيقات المحددة التي تستخدم هذه الآلات. من أبرز استخدامات آلات P-code آلة P في نظام Pascal-P . وقد فسّر مطورو تطبيق UCSD Pascal ضمن هذا النظام حرف P في P-code بمعنى "شبه" أكثر من كونه "محمول"؛ واعتمدوا تسمية فريدة للشفرة الزائفة، أي تعليمات لآلة شبه افتراضية.

على الرغم من أن المفهوم طُبِّق لأول مرة حوالي عام 1966 كلغة O-code للغة البرمجة الأساسية المدمجة ( BCPL ) ولغة P-code للغة أويلر ، ^{[ 2 ]} إلا أن مصطلح P -code ظهر لأول مرة في أوائل سبعينيات القرن العشرين. وكان من أوائل المترجمات التي أنتجت لغة P-code مترجم Pascal-P في عام 1973، من قِبَل كيساف ف. نوري، وأورس أمان، وكاثلين جنسن، وهانز-هاينريش ناغيلي، وكريستيان جاكوبي، ^{[ 3 ]} ومترجم Pascal-S في عام 1975، من قِبَل نيكلاوس ويرث .

يمكن تفسير البرامج المترجمة إلى لغة P-code إما بواسطة برنامج يحاكي سلوك وحدة المعالجة المركزية الافتراضية، أو ترجمتها إلى لغة الآلة الخاصة بوحدة المعالجة المركزية التي سيتم تشغيل البرنامج عليها، ثم تنفيذها. وفي حال وجود اهتمام تجاري كافٍ، يمكن بناء تطبيق مادي لمواصفات وحدة المعالجة المركزية (مثل محرك Pascal MicroEngine أو نسخة من معالج Java ).

بينما يهدف نموذج المترجم النموذجي إلى ترجمة كود البرنامج إلى كود الآلة ، فإن فكرة آلة كود P تتبع نهجًا من مرحلتين يتضمن الترجمة إلى كود P والتنفيذ عن طريق التفسير أو الترجمة في الوقت المناسب (JIT) من خلال آلة كود P.

يُتيح هذا الفصل إمكانية فصل تطوير مُفسِّر لغة P عن مُجمِّع لغة الآلة الأساسي، الذي يجب أن يُراعي سلوك الآلة عند توليد رمز البايت الخاص به . وبهذه الطريقة، يُمكن تنفيذ مُفسِّر لغة P بشكل أسرع، كما تُتيح إمكانية تفسير الكود أثناء التشغيل إجراء فحوصات إضافية قد لا تكون مُتاحة في الكود الأصلي. علاوة على ذلك، ولأن لغة P تعتمد على آلة افتراضية مثالية، فغالبًا ما يكون برنامج لغة P أصغر حجمًا من البرنامج نفسه عند ترجمته إلى لغة الآلة. في المقابل، يؤدي التفسير ذو المرحلتين لبرنامج قائم على لغة P إلى إبطاء سرعة التنفيذ، على الرغم من إمكانية معالجة ذلك أحيانًا باستخدام الترجمة الفورية ، كما أن بنيته الأبسط تُسهِّل عملية الهندسة العكسية مقارنةً بالكود الأصلي.

في أوائل ثمانينيات القرن العشرين، حقق نظاما تشغيل على الأقل استقلالية تامة عن الأجهزة بفضل الاستخدام المكثف لرمز P. كان نظام تشغيل الأعمال (BOS) نظام تشغيل متعدد المنصات مصممًا لتشغيل برامج رمز P حصريًا. أما نظام UCSD p-System ، الذي طُوّر في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، فكان نظام تشغيل ذاتي التجميع والاستضافة ، يعتمد على رمز P ومُحسَّن للتوليد بواسطة لغة باسكال .

في التسعينيات، أصبحت الترجمة إلى p-code استراتيجية شائعة لتطبيقات لغات مثل Python و Microsoft P-Code في Visual Basic و Java bytecode في Java .

تستخدم لغة Go لغة تجميع عامة وقابلة للنقل كشكل من أشكال التعليمات البرمجية الوسيطة (p-code)، والتي نفذها كين تومسون كامتداد للعمل على Plan 9 من مختبرات Bell . على عكس التعليمات البرمجية الوسيطة لوقت تشغيل اللغة المشتركة (CLR) أو التعليمات البرمجية الوسيطة لآلة جافا الافتراضية (JVM)، لا توجد مواصفات ثابتة، ولا تُصدر أدوات بناء Go تنسيقًا للتعليمات البرمجية الوسيطة لاستخدامه لاحقًا. يستخدم مُجمِّع Go لغة التجميع العامة كتمثيل وسيط ، وتكون ملفات Go التنفيذية عبارة عن ملفات ثنائية مرتبطة بشكل ثابت خاصة بكل جهاز . ^{[ 4 ]}

حدد نيكلاوس ويرث نموذجًا بسيطًا لآلة ذات رمز p في كتابه الصادر عام 1976 بعنوان "الخوارزميات + هياكل البيانات = البرامج" . احتوت الآلة على 3 سجلات: عداد البرنامج p ، وسجل الأساس b ، وسجل أعلى المكدس t . وتضمنت 8 تعليمات.

1. lit 0, a : تحميل الثابت أ
2. opr 0, a : تنفيذ العملية أ (13 عملية: إرجاع، 5 دوال رياضية، و7 دوال مقارنة)
3. lodl, a : تحميل المتغير l ، a
4. stol, a : تخزين المتغير l ، a
5. call, a استدعاء الإجراء أ في المستوى ل
6. int 0, a : زيادة قيمة سجل t بمقدار a
7. jmp 0, a انتقل إلى أ
8. jpc 0, a : الانتقال المشروط ^إلى [ ^{5 ]}

هذا هو رمز الآلة، مكتوب بلغة باسكال:

const amax = 2047 ; {الحد الأقصى للعنوان} levmax = 3 ; {الحد الأقصى لعمق تداخل الكتل} cxmax = 200 ; {حجم مصفوفة التعليمات البرمجية}نوع fct = ( lit , opr , lod , sto , cal , int , jmp , jpc ) ; التعليمات = سجل مضغوط f : fct ; l : 0 .. levmax ; a : 0 .. amax ; نهاية ;var code : array [ 0 .. cxmax ] of instruction ;تفسير الإجراء ؛const stacksize = 500 ;var p , b , t : عدد صحيح ؛ {سجلات البرنامج، والقاعدة، والمكدس العلوي} i : تعليمة ؛ {سجل التعليمات} s : مصفوفة [ 1 .. حجم المكدس ] من الأعداد الصحيحة ؛ {مخزن البيانات}دالة base ( l : عدد صحيح ) : عدد صحيح ; متغير b1 : عدد صحيح ; ابدأ b1 := b ; {ابحث عن الأساس l مستويات لأسفل} بينما l > 0 نفّذ ابدأ b1 := s [ b1 ] ; l := l - 1 نهاية ; base := b1 نهاية {base} ;ابدأ كتابة ( 'ابدأ pl/0' ) ؛ t := 0 ؛ b := 1 ؛ p := 0 ؛ s [ 1 ] := 0 ؛ s [ 2 ] := 0 ؛ s [ 3 ] := 0 ؛ كرر i := code [ p ] ؛ p := p + 1 ؛ مع i، نفّذ ما يلي : حالة f من lit : ابدأ t := t + 1 ؛ s [ t ] := a نهاية ؛ opr : حالة a من {operator} 0 : ابدأ {return} t := b - 1 ؛ p := s [ t + 3 ] ؛ b := s [ t + 2 ] ؛ نهاية ؛ 1 : s [ t ] := -s [ t ] ؛ 2 : ابدأ t : = t - 1 ؛ s [ t ] := s [ t ] + s [ t + 1 ] end ; 3 : begin t := t - 1 ; s [ t ] := s [ t ] - s [ t + 1 ] end ; 4 : begin t := t - 1 ; s [ t ] := s [ t ] * s [ t + 1 ] end ;5 : ابدأ t := t - 1 ؛ s [ t ] := s [ t ] div s [ t + 1 ] نهاية ؛ 6 : s [ t ] := ord ( odd ( s [ t ])) ؛ 8 : ابدأ t := t - 1 ؛ s [ t ] := ord ( s [ t ] = s [ t + 1 ]) نهاية ؛ 9 : ابدأ t := t - 1 ؛ s [ t ] := ord ( s [ t ] <> s [ t + 1 ]) نهاية ؛ 10 : ابدأ t := t - 1 ؛ s [ t ] := ord ( s [ t ] < s [ t + 1 ]) نهاية ؛ 11 : ابدأ t := t - 1 ؛ s [ t ] := ord ( s [ t ] >= s [ t + 1 ]) end ; 12 : begin t := t - 1 ; s [ t ] := ord ( s [ t ] > s [ t + 1 ]) end ; 13 : begin t := t - 1 ; s [ t ] := ord ( s [ t ]<= s [ t + 1 ]) end ; end ; lod : begin t := t + 1 ; s [ t ] := s [ base ( l ) + a ] end ; sto : begin s [ base ( l ) + a ] := s [ t ] ; writeln ( s [ t ]) ; t := t - 1 end ; cal : begin {generate new block mark} s [ t + 1 ] := base ( l ) ; s [ t + 2 ] := b ; s [ t + 3 ] := p ; b := t + 1 ; p := a end ; int : t := t + a ; jmp : p := a ; jpc : begin if s [ t ] = 0 then p := a ; t := t - 1 end end {with, case} until p = 0 ; writeln ( ' end pl/0' ) ; end {interpret} ;

استُخدم هذا الجهاز لتشغيل برنامج Wirth's PL/0 ، وهو مُترجم فرعي من لغة باسكال يُستخدم لتعليم تطوير المُترجمات. ^{[ 6 ]}

كان هدف الشركة هو إصدار برامج لجميع المنصات والبنى الرئيسية الموجودة آنذاك. بين عامي 1980 و1982، طورت مايكروسوفت مُترجمًا مبكرًا للغة C ينتج رمز P (لم تكن لغة C موحدة آنذاك، ولم تُوحد إلا في أواخر الثمانينيات). سمح رمز P بتشغيل البرامج على معظم المنصات مع الحد الأدنى من تغيير الكود. استخدمت جامعة كاليفورنيا في سان دييغو (UCSD) نهجًا مشابهًا. حقق هذا التحويل من C إلى P نجاحًا، ولكنه كان بطيئًا للغاية. في عام 1983، أصدرت مايكروسوفت مُترجم Microsoft C (MSC)، استنادًا إلى ترخيص مُترجم Lattice C للإصدارين 1.0 و2.0؛ ثم، بدءًا من الإصدار 3.0، أُعيدت كتابة MSC بالكامل بواسطة مايكروسوفت. ^{[ 7 ]}

P-code هو اسم استخدمته لاحقًا بعض لغات البرمجة الوسيطة من مايكروسوفت . وقد وفرت هذه اللغات صيغة ثنائية بديلة لرمز الآلة. وفي مناسبات مختلفة، ذكرت مايكروسوفت أن P-code هو اختصار إما لـ " الرمز المضغوط" ^{[ 8 ]} أو "الرمز الزائف" ^{[ 9 ]} .

استُخدم نوعٌ من أكواد مايكروسوفت P-code، يختلف تمامًا عن ذلك المستخدم في مُصرّف لغة C، على نطاق واسع مع لغة Visual Basic التي كانت تحتوي على بيئة تشغيل تتضمن آلة افتراضية أو يُمكن ترجمتها مباشرةً إلى كود أصلي. ومثل تطبيقات P-code الأخرى، مكّنت أكواد مايكروسوفت P-code من إنشاء ملف تنفيذي أكثر إحكامًا على حساب بطء التنفيذ.

• بايت كود
• التمثيل الوسيط
• جويل ماكورماك ، مصمم نسخة شركة NCR من آلة الرمز p
• نظام التشغيل
• ترابط الرموز المميزة
• رمز التذكر الخاص بـ City & Guilds

• بيمبرتون، ستيفن ؛ دانيلز، مارتن. تطبيق باسكال: مترجم ومفسر P4 . جون وايلي . ISBN 0-13-653031-1.
• بيمبرتون، ستيفن ، محرر. (2011-04-13). "تطبيق باسكال: كتاب ومصادر" .(ملاحظة: يحتوي على مصادر باسكال لمترجم ومفسر P4 ، وتعليمات الاستخدام.)
• بيمبرتون، ستيفن ، محرر. (2011-04-13). "pcode لمترجم باسكال كما تم تجميعه بواسطة نفسه" .(ملاحظة: يحتوي على رمز P الخاص بمترجم P4 ، والذي تم إنشاؤه بواسطة نفسه.)
• "صفحة متحف جيفرسون للحاسوب حول نظام UCSD p-System" .
• "تنفيذ مفتوح المصدر" .، بما في ذلك التغليف والملفات الثنائية المُجمَّعة مسبقًا؛ نسخة مُعدّلة من Klebsch. "تطبيق Klebsch" .
• تيري، بات (2005). الترجمة البرمجية باستخدام لغة C# وجافا . بيرسون/أديسون-ويسلي. ص  624. ISBN 0-321-26360-X.
• ويرث، نيكلاوس (1975). الخوارزميات + هياكل البيانات = البرامج . برنتيس هول. ISBN 0-13-022418-9.
• ويرث، نيكلاوس (1996). بناء المترجمات . أديسون-ويسلي. ISBN 0-201-40353-6.
• ليفيك، بليز دبليو، محرر. (1979). كتاب بايت عن باسكال . منشورات بايت. ISBN 0-07-037823-1.
• بارون، ديفيد ويليام ، محرر. (1981). باسكال: اللغة وتطبيقها . وايلي. ISBN 0-471-27835-1.(ملاحظة: انظر على وجه الخصوص إلى المقالات التالية: ملاحظات حول تنفيذ Pascal-P و Pascal-S: مجموعة فرعية وتنفيذها .)

• معلومات رمز VB P من السيد سيلفر على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 22 ديسمبر 2015)