结构化文本语言编译器的虚拟机指令设计与优化

摘要

针对自主开发IEC61131结构化文本(ST)语言编译器的需求,设计了一套机器无关的虚拟机指令集,指令集按照数据传送、算术运算、逻辑运算、位操作、比较操作、流程控制、函数调用等类型划分,采用三地址码的四元式表示。基于该指令集,设计了结构化文本语言的IF语句、FOR语句、CASE语句、EXIT语句的指令形成算法,编译器将结构化文本语言编译为二进制指令文件。针对FOR语句提出了"向上计数"、"向下计数"、"动态确定上下限"的3种翻译模式,针对CASE语句提出了基于短路求值和跳转表混合的翻译模式,可优化FOR语句、CASE语句的指令结构。对编译形成的二进制指令,采用常量折叠计算、代数简化、临时变量消除、引用点分析等手段,进一步优化指令。实验测试结果表明,优化后的指令在嵌入式工控装置中的解释执行时提升了效率。