Optimierende Übersetzer
LVA 185.A04, VU 2.0, ECTS 3.0, 2021 W
Optimierende Übersetzer
(zweistündige Vorlesung mit Übung; siehe auch
TISS/185.A04)
Haben Sie Interesse an einem geförderten
Auslandsstudium?
Informationen zu Fördermöglichkeiten finden Sie
hier.
Abhaltemodus: Online
Hörsäle, Übungsgruppenräume und Rechnerlabore
stehen auch im WS 2021/22 aufgrund weiter geltender
COVID-19-Beschränkungen
nur mit stark eingeschränkter Sitzplatzkapazität und
Belegbarkeitshäufigkeit zur Verfügung.
Die verbleibenden stark reduzierten Raumressourcen sind vorzugsweise
Lehrveranstaltungen des 1. Studienjahrs zur Verfügung gestellt.
Die Lehrveranstaltung Optimierende Übersetzer
wird deshalb vollständig online
abgehalten (Vorlesung, Übung, umgekehrtes Klassenzimmer);
um dabei die Vorteile aus der Unmittelbarkeit von
Präsenzveranstaltungen möglichst
umfassend zu erhalten in der Form von Echtzeitvideokonferenzen.
Geplante Veranstaltungstermine
Alle Termine (Vorbesprechung, Vorträge, umgekehrtes Klassenzimmer,
Übungen) finden ausschließlich
online
in Form von Echtzeitvideokonferenzen statt. Die Zugangsinformation
für die Videokonferenzen wird rechtzeitig im TUWEL-Kurs
zur Lehrveranstaltung bekannt gegeben. Als Werkzeug wird Zoom eingesetzt.
Terminänderungen werden bei Bedarf auf dieser Seite bekanntgegeben.
Vorbesprechung und erster Vortrag finden (abweichend vom üblichen Dienstagstermin) am
Montag, den 04.10.2021, 15:15 - 17:00 Uhr,
statt (einschließlich einer 15-minütigen Pause).
Alle nachstehend angegebenen Zeiten für Vorträge, umgekehrtes Klassenzimmer und
Übungen verstehen sich einschließlich einer 15-minütigen Pause.
| Vorträge/Umgek. Klassenzimmer
| Ort/Modus
| Thema Vortrag
| Thema umgekehrtes Klassenzimmer/Übung
|
| Mo, 04.10.2021, 15:15 - 17:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil I, Kap. 1
| n.a. / Vorbesprechung
|
| Di, 12.10.2021, 15:15 - 17:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil I, Kap. 2
| Teil I, Kap. 1
|
| Di, 19.10.2021, 15:15 - 17:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil II, Kap. 3, 4
| Übung
|
| Di, 26.10.2021
| Termin entfällt wg. Feiertags (Nationalfeiertag)
|
|
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| Mi, 27.10.2021, 14:15 - 16:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil II, Kap. 5.1-5.6
| Teil II, Kap. 2, 3, 4
|
| Di, 02.11.2021
| Termin entfällt wg. Feiertags (Allerseelen)
|
|
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| Mi, 03.11.2021, 14:15 - 16:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil II, Kap. 5.7-5.12
| Übung
|
| Di, 09.11.2021, 14:15 - 16:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil II, Abschluss von Kap. 5
| Teil II, Kap. 2, 3, 4
|
| Di, 16.11.2021, 16:15 - 18:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil II, Kap. 6, 7, 8
| Teil II, Kap. 5
|
| Di, 23.11.2021, 14:15 - 16:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil II, Kap. 9, 10
| Übung
|
| Di, 30.11.2021, 16:15 - 18:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil III, Kap. 11
| Teil II, Kap. 6, 7, 8, 9, 10
|
| Di, 07.12.2021
| Termin und Folgetermine verschieben sich um je eine Woche
|
|
|
| Di, 14.12.2021, 16:15 - 18:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil III, Kap. 12-12.1
| Übung
|
Di, 11.01.2022, 16:15 - 18:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil III, Kap. 12.2-12.7,13
| Teil III, Kap. 11, 12-12.1
|
| Di, 18.01.2022, 16:15 - 18:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil IV, Kap. 14, 15
| Übung
|
| Di, 25.01.2022, 16:15 - 18:00 Uhr
| Online (Videokonferenz)
| Teil V, Kap. 16
| Teil III, Kap. 12, 13; Teil IV, Kap. 14, 15; Übung
|
Terminänderungen werden hier bekanntgegeben. Die Teil- und Kapitelangaben
beziehen sich auf die entsprechenden Teile und Kapitel der Lehrveranstaltungsunterlagen.
Anmeldung
Die Anmeldung zur Lehrveranstaltung erfolgt über
TISS/185.A04
und ist bis
Fr, 15.10.2021 (12:00 Uhr),
möglich.
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
- Ausgewählte Leseempfehlungen
- 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.
Lehrveranstaltungsunterlagen
Alle Unterlagen zur Lehrveranstaltung (Vorbesprechung, Vorlesungen, Übungen, Leit- und
Kontrollfragen zu Vorlesung und Übung) werden im
TUWEL-Kurs
zur Lehrveranstaltung zur Verfügung gestellt.
Abschlussprüfung, Beurteilung, Gesamtnote
Die Abschlussprüfungen zur Lehrveranstaltung sind mündlich.
Termine dafür werden individuell vereinbart und sollten
im Regelfall Ende Januar, Anfang Februar stattfinden.
Andere Termine sind nach Absprache möglich. Die Gesamtnote
ergibt sich je zur Hälfte aus Übungs- und Prüfungsnote.
Die Vorlesung schließt inhaltlich an die Lehrveranstaltung
185.A48
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.
Vortragender
Jens Knoop.