Optimierende Übersetzer
LVA 185.A04, VU 2.0, ECTS 3.0, 2018 W
(zweistündige Vorlesung mit Übung; siehe auch
TISS/185.A04)
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Veranstaltungstermine
Vorlesung
- Weitere Termine, Terminänderungen werden hier bekanntgegeben.
- Di, den 15.01.2019, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9 (letzter Vorlesungstermin).
- Di, den 08.01.2019, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 18.12.2018: Keine Vorlesung.
- Di, den 11.12.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 04.12.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 27.11.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 20.11.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 13.11.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 06.11.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 30.10.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 23.10.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 16.10.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 09.10.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
- Di, den 02.10.2018, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, Vorbesprechung
und erste Vorlesung im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
Anmeldung und Veranstaltungsbeginn
Die Anmeldung zur Lehrveranstaltung erfolgt in
TISS/185.A04
und ist bis
Fr, 12.10.2018 (12:00 Uhr),
möglich.
Veranstaltungsbeginn mit Vorbesprechung und erster Vorlesung ist
am
Dienstag, den 02.10.2018, von 15:15 - 16:45 Uhr im
Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau,
Bauteil BD Hoftrakt (1. Stock),
Raumnummer BD01B41, Getreidemarkt 9.
Die Vorlesung vertieft in Theorie und Praxis das Gebiet
Programmanalyse und -optimierung, das ein wesentliches
Forschungsgebiet im Bereich
Programmiersprachen und
Übersetzerbau ist. Dabei spannt die Vorlesung den Bogen von
den theoretischen Grundlagen bis zur praktischen Anwendung und der
automatischen Generierung von Programmanalysen und Optimierungen. Im
Übungsteil werden die in der Vorlesung behandelten Themen in
theoretischen und praktischen Übungen eigenständig
vertieft. Für die praktischen Übungen wird dabei die
Static Analysis Tool Integration Engine SATIrE eingesetzt;
ein System, das diverse Werkzeuge für die Analyse und Optimierung von
objektorientierten Sprachen integriert, darunter den
Program
Analyzer Generator (PAG), für den auch eine Web-Demo
PAG/WWW verfügbar ist. Die
Web-Demo erlaubt einige Analysen für eine einfache WHILE-Sprache
ausführen zu lassen. Die in der Übung verwendete Umgebung
unterstützt die Visualisierungsmöglichkeiten von
PAG/WWW, stellt aber
darüberhinaus wesentlich umfangreichere Möglichkeiten für die
Analyse und Optimierung von prozeduralen und objektorientierten
Sprachen zur Verfügung.
Die Vorlesung behandelt insbesondere folgende Themen und deren
Realisierung mithilfe von SATIrE:
- Grundlagen und Anwendungen von Programmanalyse und Optimierung
- Datenflussanalyse (vorwärts, rückwärts,
existentiell, universell)
- Datenflussanalyserahmen (intraprozedural, interprozedural)
- Maschinenunabhängige Optimierungen, insbesondere syntaktische
und semantische Redundanzelimination
- Zeiger-, Alias- und Geflechtanalysen
- Analyse und Optimierung objektorientierter Programme
- Generatoren für Analyse und Optimierung, speziell
SATIrE
- ...
Die Studierenden erhalten so ein umfassendes Verständnis der
theoretischen Grundlagen und praktischen Anwendungen von
Programmanalyse und -optimierung im Übersetzerbau. Sie lernen,
die Möglichkeiten und Grenzen automatischer Analysen und Optimierungen
einzuschätzen und sind im Wissen darum in der Lage, über
Anwendungen im Übersetzerbau hinaus, Software so zu schreiben,
dass, wo möglich, Entwurfsziele wie Klarheit, Wartbarkeit,
Robustheit vor unnötigen Effizienzüberlegungen in den Vordergrund
treten.
Im Detail:
- Teil I: Einführung
- Motivation
- Klassische Gen/Kill-Datenflussanalysen
- Teil II: Intraprozedurale Datenflussanalyse
- Intraprozeduraler Datenflussanalyserahmen
- Gen/Kill-Datenflussanalysen reinspiziert
- Konstantenausbreitung und -faltung
- Partielle Redundanzelimination (PRE)
- PRE: Busy Code Motion
- PRE: Lazy Code Motion
- PRE: Sparse Code Motion
- PRE: Zusammenfassung, Ausblick
- Teil III: Interprozedurale Datenflussanalyse
- Grundlagen
- Funktionaler Ansatz
- Kontextinformationsansatz
- Teil IV: Erweiterungen, andere Sprachumgebungen
- Alias- und Heap-Analysen
- Optimierungen für objektorientierte Sprachen
- Teil V: Abschluss und Ausblick
- Zusammenfassung, Ausblick
- Literaturverzeichnis
- Anhänge
- Mathematische Grundlagen
- Flussgraphen, Darstellungspragmatik
- Implementierung von Busy und Lazy Code Motion
- Lazy Strength Reduction
Die Vorlesung schließt inhaltlich an die Lehrveranstaltung
185.311
Übersetzerbau an und ergänzt die Lehrveranstaltungen
185.274
Weiterführender Übersetzerbau und
185.276
Analyse und Verifikation. Sie empfiehlt sich deshalb inbesondere
für Studierende, die im Bereich von Programmiersprachen und
Übersetzerbau einen besonderen Schwerpunkt setzen, eine
Seminararbeit, ein Praktikum oder ihre Diplomarbeit anfertigen
möchten.
Vorlesungs- und Übungsunterlagen
Vorlesung
| Thema
| Verfügbare Formate
| Hinweise und Bemerkungen
|
Vorlesungsfolien
| Kapitel 1-16, Literaturverzeichnis, Anhänge A-D
| pdf
| Stand:
14.03.2019
|
Vorbesprechung
| Motivation und
Organisatorisches
| pdf
| Stand:
01.10.2018
Termin und Ort
von Vorbesprechung und erster Vorlesung:
Di, 02.10.2018,
15:15 - 16:45 Uhr, Hörsaal GM7
Kleiner Schiffbau.
|
Übung
| Abgabetermin
| Angabe
| Hinweise und Bemerkungen
|
Di, 27.11.2018
| Di, 11.12.2018
| Prakt.Übung 3.pdf
| Keine.
|
Di, 20.11.2018
| Di, 04.12.2018
| Blatt 6.pdf
| Keine.
|
Di, 13.11.2018
| Di, 27.11.2018 (14:00 Uhr)
| Prakt.Übung 2.pdf
| Keine.
|
Di, 06.11.2018
| Di, 20.11.2018
| Blatt 5.pdf
| Keine.
|
Di, 30.10.2018
| Di, 13.11.2018 (14:00 Uhr)
| Prakt.Übung 1.pdf
| Tutorial
(Hinweise zur Benutzung von PAG).
Siehe Abgabehinweis auf Aufgabenblatt.
|
Di, 30.10.2018
| Di, 06.11.2018
| Blatt 4.pdf
| Keine.
|
Di, 23.10.2018
| Di, 30.10.2018
| Blatt 3.pdf
| Keine.
|
Di, 09.10.2018
| Di, 23.10.2018
| Blatt 2.pdf
| Keine.
|
Di, 09.10.2018
| Di, 16.10.2018
| Blatt 1.pdf
| Keine.
|
- Flemming Nielson, Hanne Riis Nielson,
Chris Hankin:
Principles
of Program Analysis. Springer, (2nd edition,
452 pages, ISBN 3-540-65410-0), 2005.
- Y. N. Srikant, Priti Shankar: The
Compiler Design Handbook: Optimizations & Machine Code Generation,
CRC Press; 1st edition, (928 pages, ISBN: 084931240X), 2002.
- Steven S. Muchnick: Advanced Compiler
Design and Implementation, Morgan Kaufmann; (856 pages,
ISBN: 1558603204), 1997.
- AbsInt Angewandte Informatik GmbH:
The Program Analyzer Generator, User's Manual; (170 pages), 2002.
- Y. N. Srikant, Priti Shankar: The
Compiler Design Handbook: Optimizations & Machine Code Generation,
CRC Press; 2nd edition, (ISBN: 978-1-4200-4382-2), 2008.
Weitere Literaturhinweise werden in der Vorlesung und
den LVA-Unterlagen angegeben.
Je zur Häfte gewichtet die Beurteilung der Übungsaufgaben
und einer mündlichen Prüfung über Vorlesungs- und Übungsstoff.
Termine für die mündliche Prüfung werden
individuell abgesprochen.
Vortragender
Jens Knoop.