基于八位处理器的汇编器链接器的研究与设计

论文摘要

随着以计算机技术、通讯技术为主的信息技术的飞速发展，嵌入式系统在各行业获得了日益广泛的应用。信息家电，手持设备，移动设备等嵌入式产品的迅速发展，使得嵌入式软件开发再度成为一个研究热点。为了满足工业控制领域对于嵌入式系统的需求，某国际知名IT企业自主研制了一款8位嵌入式微处理器M101。硬件的正常运转不能没有软件的支持而汇编器和链接器是嵌入式系统软件开发平台工具链中的关键环节。本课题的任务是为嵌入式微处理器M101构建汇编器和链接器的生成系统。由于M101微处理器具有强有力的体系特征如半字节指令集和handy寻址，这些特征可以加强代码优化，使得产生的ROM代码相比汇编代码还小。本文以M101指令集手册及M101汇编器使用手册的说明为基础，结合汇编器和链接器系统的构建方法，设计合理的可重定位文件格式及可执行文件格式，实现对命令行解析、汇编语言指令的多种寻址方式、重定位和优化信息、出错状况等常用汇编技术和链接的处理，以及对M101微处理器特定体系特征的支持。本论文针对M101微处理器的体系架构，在通用汇编技术和链接技术基础上，开发基于此8位处理器的汇编器和链接器。主要内容：1．介绍嵌入式系统开发平台汇编系统的现状，本论文研究的主要内容和组织结构。2．介绍编译系统的发展历史和现状，对汇编器和链接器的基本原理做了深入的分析，并且对Linux平台下常见三种二进制文件格式做了充分的调查和研究。3．对目标处理器M101的体系结构特点做了重点的介绍，分析处理器的指令系统，介绍了此处理器使用的汇编语言。4．设计实现M101的汇编器和链接器生成系统，主要包括几个方面：OpCode表的设计与实现，NGFF文件格式设计，汇编器、链接器设计与实现及处理器相关处理等。其中在汇编器和链接器设计过程中，对实现的算法，模块结构和实现的关键技术做了重点阐述。5．设计M101汇编器和链接器系统测试方法、测试流程及测试样例。通过测试表明，该系统支持M101指令集和系统特性，满足预定的功能要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究动态
• 1.2.1 国内外编译系统发展动态
• 1.2.2 编译系统技术现状分析
• 1.3 论文研究内容
• 1.4 论文的组织
• 1.5 本章小结
• 第二章 编译系统技术研究
• 2.1 汇编器技术分析
• 2.3.1 词法分析
• 2.3.2 语法分析
• 2.3.3 语义分析和中间代码生成
• 2.3.4 目标代码生成
• 2.3.5 符号表格管理
• 2.3.6 出错处理
• 2.3.7 一遍和两遍汇编方式
• 2.2 链接器技术分析
• 2.4.1 链接器功能模块分析
• 2.4.2 两遍链接流程
• 2.3 二进制文件格式
• 2.3.1 二进制文件概述
• 2.3.2 a.out格式分析
• 2.3.3 COFF格式分析
• 2.3.4 ELF格式分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 M101的体系结构与指令系统
• 3.1 M101微处理器的体系结构
• 3.1.1 面向C语言的体系结构及高性能
• 3.1.2 支持半字节指令系统
• 3.1.3 Handy寻址实现
• 3.2 M101微处理器的指令系统
• 3.2.1 寄存器集合
• 3.2.2 寻址方式
• 3.2.3 字节顺序
• 3.2.4 指令集
• 3.3 汇编语言
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统设计与实现
• 4.1 设计思路
• 4.2 OPCODE表设计与实现
• 4.2.1 指令表配置文件的构造
• 4.2.2 OpCode表数据结构的生成
• 4.3 NGFF文件格式设计
• 4.4 汇编器设计与实现
• 4.4.1 命令行参数设置
• 4.4.2 算法分析
• 4.4.3 模块结构
• 4.4.4 汇编器关键技术
• 4.5 链接器设计与实现
• 4.5.1 命令行参数设置
• 4.5.2 算法分析
• 4.5.3 模块结构
• 4.5.4 链接器关键技术
• 4.6 系统特性相关处理
• 4.6.1 半字节指令处理
• 4.6.2 Balign伪指令处理
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统验证
• 5.1 系统的测试方法
• 5.2 系统的测试流程和测试用例
• 5.3 测试结果验证
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与进一步的工作
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 附录