Prof. Dr. Reinhard Wilhelm Dipl.-Inform. Andreas Kerren                                                                     Fachbereich Informatik                                                                   Universität des Saarlandes                                                                      Tel.: (0681) 302-3235

    FoPra im Wintersemester 01/02

Visualisierung abstrakter Maschinen

Abb.: GANIMAM    

Inhalt:

GANIMAM ist ein webbasierter Generator für interaktive Animationen abstrakter Maschinen. Häufig werden abstrakte Maschinen als plattformunabhängige Zwischenarchitekturen bei der Übersetzung höherer Programmiersprachen verwendet. Die Anweisungen einer abstrakten Maschine sind für die Übersetzung einer bestimmten Quellsprache oder für Quellsprachen desselben Sprachenparadigmas (imperativ, funktional, logisch, objektorientiert) maßgeschneidert.

Technischer Überblick

GANIMAM kann über die Webseite des GANIMAL-Projekts aufgerufen werden. Der Benutzer (Lehrer oder Lerner) gibt die Spezifikation einer abstrakten Maschine ein, die dann zum Server geschickt wird. Ein CGI-Skript auf dem Server erzeugt Java-Quellcode, der durch einen Java-Compiler in Klassendateien übersetzt wird. In Kombination mit den Klassen des Basispakets von GANIMAM ergeben die Klassendateien ein interaktives Java-Applet. Das Applet kann über das Internet geladen werden und der Benutzer kann dann Maschinenprogramme eingeben, das Layout der verschiedenen Teile der visualisierten abstrakten Maschine ändern und die animierte Ausführung seines Maschinenprogramms steuern. Abstrakte Maschinen können eine unterschiedliche Anzahl von Registern, Kellern, Halden haben, daher wird für jede generierte Maschine ein automatisches Layout benötigt. Das automatische Layout gruppiert die verschiedenen Speicherarten um den Akkumulator, eine konzeptionelle Recheneinheit, herum. Programmcode und Keller werden links, die Halde rechts, lokale Variablen über und Register unter dem Akkumulator plaziert. Mit dem Akkumulator ist ein Akkumulatorfenster verbunden, das den Ausdruck anzeigt der gerade im Akkumulator berechnet wird, sowie die Definition der Instruktion bzw. Funktion, die gerade ausgeführt wird. Durch einen zweifachen Mausklick mit der rechten Maustaste auf eine Instruktion im Programmcode wird die Definition der Instruktion in das Akkumulatorfenster geladen. Ein zweifacher Mausklick mit der linken Maustaste auf eine Instruktion im Programmcode setzt den Wert des Programmzählers auf die Adresse der Instruktion, d.h. die Ausführung des Programms wird an dieser Stelle fortgesetzt. Ein Klick auf eine Zelle des Kellers, der Halde oder auf ein Register öffnet ein Fenster. In diesem Fenster kann der Benutzer den Wert und den Typ, bei Registern nur den Wert ändern.

Aufgaben

• Anpassung des Generators sowie des Applets an spezifische Eigenschaften logischer Sprachen.
• Neuentwicklung bzw. Modifikation der o.g. CGI-Scripten in Perl, PHP, o.ä..
• Erweiterung des GANIMAM Systems dahingehend, daß bisher Datenstrukturen im Heap in einer keller- oder listenartigen Visualisierung dargestellt wurden. Eine in Java neu zu entwickelnde Extension soll nun komplexe Heapstrukturen angemessen visualisieren. Dazu stehen Klassenbibliotheken (Graphlayouter, etc.) aus dem Ganimal-Projekt zur Verfügung.




Liste der Teilnehmer:

Teilnehmer	Aufgabe	Betreuer	Status
N.N	???	A. Kerren	???

Literatur:

Ausgewählte Kapitel aus
 
• Diehl, Kunze. Visualizing principles of abstract machines by generating interactive animations. In FGCS - Future Generation Computer Systems, Vol. 16, pp. 831-839, 2000.
• Wilhelm, Maurer. Übersetzerbau - Theorie, Konstruktion, Generierung. 2. Auflage, Springer-Verlag, 1997
• Aho, Sethi, Ullmann. Compilerbau. Vol.1 + 2, Addison-Wesley, 1990

 

Betreuer:	Andreas Kerren
Ort:	Geb. 45, Raum 431
Vorbesprechungstermin:	Wird noch festgelegt!
Angebotsturnus:	einmalig
Leistungspunkte:	18
Umfang:	F6
Voraussetzungen für  die Scheinvergabe:	Regelmäßige Teilnahme an allen Besprechungsterminen, Bearbeitung/Implementierung der gestellten Aufgabe und eine schriftliche Ausarbeitung (Dokumentation). Die schriftliche Ausarbeitung ist in Papierform und elektronisch (PDF, PS, LaTex) abzugeben.
Allgemein:	Wir haben leider nur für ein bis zwei Studenten eine Aufgabe in diesem FoPra. Interessenten mögen sich bitte bei dem o.g. Betreuer melden. Diese sollten grundlegende Kenntnisse in Compilerbau mitbringen und die Programmiersprache Java (inkl. JDK) beherrschen.

 
 
 

AK, 29.10.01