थ्रेडेड कोड: Difference between revisions
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{{Short description|Program whose source code consists entirely of calls to functions}} | {{Short description|Program whose source code consists entirely of calls to functions}} | ||
''मल्टी-थ्रेडेड प्रोग्रामिंग या जंप थ्रेडिंग से भ्रमित न हों।'' | |||
थ्रेडेड कोड में वैकल्पिक पीढ़ी तकनीकों और वैकल्पिक कॉलिंग सम्मेलनों द्वारा उत्पन्न कोड की तुलना में बेहतर [[कोड घनत्व]] होता है। [[कैश (कंप्यूटिंग)]] आर्किटेक्चर में, यह [[निष्पादन (कंप्यूटिंग)]] थोड़ा धीमा हो सकता है।{{citation needed|date=February 2012}} हालाँकि, एक प्रोग्राम जो एक [[कंप्यूटर प्रोसेसर]] के | [[कंप्यूटर विज्ञान]] में, थ्रेडेड कोड एक प्रोग्रामिंग तकनीक है जहां स्रोत कोड का एक रूप होता है जो अनिवार्य रूप से पूरी तरह से [[सबरूटीन]]्स को कॉल करता है। यह प्रायः [[संकलक]]्स में प्रयोग किया जाता है, जो उस रूप में कोड उत्पन्न कर सकता है या स्वयं उस रूप में कार्यान्वित किया जा सकता है। कोड को [[दुभाषिया (कंप्यूटिंग)]] द्वारा संसाधित किया जा सकता है या यह केवल [[मशीन कोड]] कॉल निर्देशों का अनुक्रम हो सकता है। | ||
थ्रेडेड कोड में वैकल्पिक पीढ़ी तकनीकों और वैकल्पिक कॉलिंग सम्मेलनों द्वारा उत्पन्न कोड की तुलना में बेहतर [[कोड घनत्व]] होता है। [[कैश (कंप्यूटिंग)]] आर्किटेक्चर में, यह [[निष्पादन (कंप्यूटिंग)]] थोड़ा धीमा हो सकता है।{{citation needed|date=February 2012}} हालाँकि, एक प्रोग्राम जो एक [[कंप्यूटर प्रोसेसर]] के सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट कैश में फिट होने के लिए काफी छोटा है, एक बड़े प्रोग्राम की तुलना में तेजी से चल सकता है जो कई [[कैश मिस]] से ग्रस्त है।<ref name="tuwien1">{{cite web|url=http://www.complang.tuwien.ac.at/forth/threading/ |title=Speed of various interpreter dispatch techniques V2}}</ref> [[धागा स्विच]]िंग पर छोटे प्रोग्राम भी तेज़ हो सकते हैं, जब अन्य प्रोग्राम कैश भर चुके हों। | |||
थ्रेडेड कोड को [[प्रोग्रामिंग भाषा]] के कई कंपाइलरों में इसके उपयोग के लिए जाना जाता है, जैसे [[फोर्थ (प्रोग्रामिंग भाषा)]], [[बुनियादी]] के कई कार्यान्वयन, [[COBOL|सामान्य व्यवसाय उन्मुखी भाषा]] के कुछ कार्यान्वयन, B के प्रारम्भिक संस्करण (प्रोग्रामिंग लैंग्वेज),<ref>Dennis M. Ritchie, [https://www.bell-labs.com/usr/dmr/www/chist.html "The Development of the C Language"], 1993. Quote: "The B compiler on the PDP-7 did not generate machine instructions, but instead 'threaded code' ..."</ref> और छोटे [[मिनी कंप्यूटर]] और [[शौकिया रेडियो उपग्रह]]ों के लिए अन्य भाषाएं।{{citation needed|date=February 2016}} | |||
== इतिहास == | == इतिहास == | ||
{{Original research section|date=February 2020}} | {{Original research section|date=February 2020}} | ||
कंप्यूटर प्रोग्राम बनाने का सामान्य तरीका मशीन कोड में स्रोत कोड (कुछ [[प्रतीकात्मक भाषा (प्रोग्रामिंग)]] में लिखा गया) का अनुवाद करने के लिए एक कंपाइलर का उपयोग करना है। परिणामी [[निष्पादन]] योग्य | कंप्यूटर प्रोग्राम बनाने का सामान्य तरीका मशीन कोड में स्रोत कोड (कुछ [[प्रतीकात्मक भाषा (प्रोग्रामिंग)]] में लिखा गया) का अनुवाद करने के लिए एक कंपाइलर का उपयोग करना है। परिणामी [[निष्पादन]] योग्य सामान्य रूप से तेज़ होता है लेकिन, क्योंकि यह [[कंप्यूटर हार्डवेयर]] प्लेटफ़ॉर्म के लिए विशिष्ट है, यह पोर्टेबल नहीं है। एक [[आभासी मशीन]] के लिए निर्देश सेट उत्पन्न करने और प्रत्येक हार्डवेयर प्लेटफॉर्म पर दुभाषिया (कंप्यूटिंग) का उपयोग करने के लिए एक अलग दृष्टिकोण है। दुभाषिया वर्चुअल मशीन वातावरण को तुरंत चालू करता है और निर्देशों को निष्पादित करता है। इस प्रकार, केवल दुभाषिया को संकलित किया जाना चाहिए। | ||
प्रारम्भिक कंप्यूटरों में अपेक्षाकृत कम मेमोरी होती थी। उदाहरण के लिए, अधिकांश [[दिनांक जनरल नोवा]], [[IBM 1130]], और कई पहले [[माइक्रो]] कंप्यूटरों में केवल 4 kB RAM स्थापित थी। नतीजतन, उपलब्ध मेमोरी में फिट होने के लिए प्रोग्राम के आकार को कम करने के तरीके खोजने की कोशिश में बहुत समय व्यतीत हुआ। | |||
एक समाधान एक दुभाषिया का उपयोग करना है जो एक समय में प्रतीकात्मक भाषा को थोड़ा पढ़ता है, और कार्यों को करने के लिए कार्यों को बुलाता है। चूंकि स्रोत कोड | एक समाधान एक दुभाषिया का उपयोग करना है जो एक समय में प्रतीकात्मक भाषा को थोड़ा पढ़ता है, और कार्यों को करने के लिए कार्यों को बुलाता है। चूंकि स्रोत कोड सामान्य रूप से परिणामी मशीन कोड की तुलना में अधिक कोड घनत्व होता है, यह समग्र मेमोरी उपयोग को कम कर सकता है। यही कारण था कि [[Microsoft BASIC|Microsoft सामान्य संयुक्त प्रोग्रामिंग भाषा]] एक दुभाषिया है:{{efn|[[Dartmouth BASIC]], upon which [[Microsoft BASIC]] is ultimately based, was a compiler that ran on mainframe machines.}} इसके अपने कोड को [[Altair 8800]] जैसी मशीनों की 4 kB मेमोरी को उपयोगकर्ता के स्रोत कोड के साथ साझा करना था। एक कंपाइलर सोर्स लैंग्वेज से मशीन कोड में ट्रांसलेट होता है, इसलिए कंपाइलर, सोर्स और आउटपुट सभी एक ही समय में मेमोरी में होने चाहिए। एक दुभाषिया में, कोई आउटपुट नहीं होता है। | ||
थ्रेडेड कोड संकलित कोड के लिए एक स्वरूपण शैली है जो स्मृति उपयोग को कम करता है। कार्यक्रम में प्रत्येक घटना पर एक ऑपरेशन के हर चरण को लिखने के बजाय, जैसा कि उदाहरण के लिए [[मैक्रो कोडांतरक]] में आम था, संकलक कोड के प्रत्येक सामान्य बिट को सबरूटीन में लिखता है। इस प्रकार, प्रत्येक बिट स्मृति में केवल एक ही स्थान पर | थ्रेडेड कोड संकलित कोड के लिए एक स्वरूपण शैली है जो स्मृति उपयोग को कम करता है। कार्यक्रम में प्रत्येक घटना पर एक ऑपरेशन के हर चरण को लिखने के बजाय, जैसा कि उदाहरण के लिए [[मैक्रो कोडांतरक]] में आम था, संकलक कोड के प्रत्येक सामान्य बिट को सबरूटीन में लिखता है। इस प्रकार, प्रत्येक बिट स्मृति में केवल एक ही स्थान पर सम्मिलित है (देखें स्वयं को दोहराएं नहीं)। इन कार्यक्रमों में शीर्ष-स्तरीय एप्लिकेशन में सबरूटीन कॉल के अलावा और कुछ नहीं हो सकता है। इन सबरूटीन्स में से कई, बदले में, निचले स्तर के सबरूटीन कॉल्स के अलावा और कुछ नहीं होते हैं। | ||
मेनफ्रेम और कुछ | मेनफ्रेम और कुछ प्रारम्भिक माइक्रोप्रोसेसरों जैसे [[आरसीए 1802]] को सबरूटीन कॉल करने के लिए कई निर्देशों की आवश्यकता होती है। शीर्ष-स्तरीय एप्लिकेशन में और कई सबरूटीन्स में, उस क्रम को लगातार दोहराया जाता है, जिसमें केवल सबरूटीन एड्रेस एक कॉल से दूसरे कॉल में बदलता रहता है। इसका मतलब यह है कि कई फ़ंक्शन कॉल वाले प्रोग्राम में काफी मात्रा में बार-बार कोड भी हो सकता है। | ||
इसे संबोधित करने के लिए, थ्रेडेड कोड सिस्टम ने एक ऑपरेटर में फ़ंक्शन कॉल का प्रतिनिधित्व करने के लिए छद्म कोड का इस्तेमाल किया। रन टाइम पर, एक छोटा दुभाषिया शीर्ष-स्तरीय कोड को स्कैन करेगा, स्मृति में उपनेमका का पता निकालेगा, और इसे कॉल करेगा। अन्य प्रणालियों में, इसी मूल अवधारणा को [[शाखा तालिका]], [[प्रेषण तालिका]], या वर्चुअल विधि तालिका के रूप में कार्यान्वित किया जाता है, जिनमें से सभी में सबरूटीन पतों की एक तालिका होती है। | इसे संबोधित करने के लिए, थ्रेडेड कोड सिस्टम ने एक ऑपरेटर में फ़ंक्शन कॉल का प्रतिनिधित्व करने के लिए छद्म कोड का इस्तेमाल किया। रन टाइम पर, एक छोटा दुभाषिया शीर्ष-स्तरीय कोड को स्कैन करेगा, स्मृति में उपनेमका का पता निकालेगा, और इसे कॉल करेगा। अन्य प्रणालियों में, इसी मूल अवधारणा को [[शाखा तालिका]], [[प्रेषण तालिका]], या वर्चुअल विधि तालिका के रूप में कार्यान्वित किया जाता है, जिनमें से सभी में सबरूटीन पतों की एक तालिका होती है। | ||
1970 के दशक के | 1970 के दशक के समय, हार्डवेयर डिजाइनरों ने सबरूटीन कॉल को तेज और सरल बनाने के लिए काफी प्रयास किया। बेहतर डिजाइनों पर, सबरूटीन को कॉल करने के लिए केवल एक ही निर्देश खर्च किया जाता है, इसलिए छद्म निर्देश का उपयोग कोई जगह नहीं बचाता है।{{Citation needed|date=March 2020|reason=storing only the address of the subroutine actually does save room compared to storing a call instruction, which necessarily must contain something in addition to the address of the subroutine.}} इसके अतिरिक्त, इन कॉलों का प्रदर्शन अतिरिक्त ओवरहेड से लगभग मुक्त है। आज, हालांकि लगभग सभी प्रोग्रामिंग भाषाएं सबरूटीन्स में कोड को अलग करने पर ध्यान केंद्रित करती हैं, वे ऐसा कोड स्पष्टता और रखरखाव के लिए करते हैं, स्थान बचाने के लिए नहीं। | ||
थ्रेडेड कोड सिस्टम फ़ंक्शन कॉल की उस सूची को बदलकर कमरे को बचाते हैं, जहां निष्पादन टोकन की सूची के साथ केवल सबरूटीन पता एक कॉल से दूसरे कॉल में बदलता है, जो अनिवार्य रूप से कॉल ऑपकोड (ओं) के साथ फ़ंक्शन कॉल होते हैं, पीछे छोड़ देते हैं केवल पतों की एक सूची।<ref> | थ्रेडेड कोड सिस्टम फ़ंक्शन कॉल की उस सूची को बदलकर कमरे को बचाते हैं, जहां निष्पादन टोकन की सूची के साथ केवल सबरूटीन पता एक कॉल से दूसरे कॉल में बदलता है, जो अनिवार्य रूप से कॉल ऑपकोड (ओं) के साथ फ़ंक्शन कॉल होते हैं, पीछे छोड़ देते हैं केवल पतों की एक सूची।<ref> | ||
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इन वर्षों में, प्रोग्रामर ने उस दुभाषिया या छोटे चयनकर्ता पर कई बदलाव किए हैं। पतों की सूची में विशेष पता एक इंडेक्स, [[सामान्य प्रयोजन रजिस्टर]] या [[सूचक (कंप्यूटर प्रोग्रामिंग)]] का उपयोग करके निकाला जा सकता है। | इन वर्षों में, प्रोग्रामर ने उस दुभाषिया या छोटे चयनकर्ता पर कई बदलाव किए हैं। पतों की सूची में विशेष पता एक इंडेक्स, [[सामान्य प्रयोजन रजिस्टर]] या [[सूचक (कंप्यूटर प्रोग्रामिंग)]] का उपयोग करके निकाला जा सकता है। एड्रैस प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष, सन्निहित या गैर-सन्निहित (पॉइंटर्स द्वारा जुड़े हुए), सापेक्ष या निरपेक्ष, संकलन समय पर हल या गतिशील रूप से निर्मित हो सकते हैं। सभी परिस्थितियों के लिए कोई भी भिन्नता सर्वोत्तम नहीं है। | ||
== विकास == | == विकास == | ||
जगह बचाने के लिए, प्रोग्रामर्स ने सबरूटीन कॉल्स की सूचियों को सबरूटीन पतों की सरल सूचियों में निचोड़ा, और बदले में प्रत्येक सबरूटीन को कॉल करने के लिए एक छोटे लूप का उपयोग किया। उदाहरण के लिए, निम्नलिखित स्यूडोकोड दो संख्याओं A और B को जोड़ने के लिए इस तकनीक का उपयोग करता है। उदाहरण में, सूची को थ्रेड लेबल किया गया है और एक चर ip (निर्देश सूचक) सूची के भीतर हमारे स्थान को ट्रैक करता है। एक अन्य चर एसपी (स्टैक पॉइंटर) में मेमोरी में कहीं और पता होता है जो अस्थायी रूप से मान रखने के लिए उपलब्ध होता है। | जगह बचाने के लिए, प्रोग्रामर्स ने सबरूटीन कॉल्स की सूचियों को सबरूटीन पतों की सरल सूचियों में निचोड़ा, और बदले में प्रत्येक सबरूटीन को कॉल करने के लिए एक छोटे लूप का उपयोग किया। उदाहरण के लिए, निम्नलिखित स्यूडोकोड दो संख्याओं A और B को जोड़ने के लिए इस तकनीक का उपयोग करता है। उदाहरण में, सूची को थ्रेड लेबल किया गया है और एक चर ip (निर्देश सूचक) सूची के भीतर हमारे स्थान को ट्रैक करता है। एक अन्य चर एसपी (स्टैक पॉइंटर) में मेमोरी में कहीं और पता होता है जो अस्थायी रूप से मान रखने के लिए उपलब्ध होता है। | ||
start: | |||
ip = &thread // points to the address '&pushA', not the textual label 'thread' | |||
top: | |||
jump *ip++ // follow ip to address in thread, follow that address to subroutine, advance ip | |||
thread: | |||
&pushA | |||
&pushB | |||
&add | |||
... | |||
pushA: | |||
*sp++ = A // follow sp to available memory, store A there, advance sp to next | |||
jump top | |||
pushB: | |||
*sp++ = B | |||
jump top | |||
add: | |||
addend1 = *--sp // Pop the top value off the stack | |||
addend2 = *--sp // Pop second value off the stack | |||
*sp++ = addend1 + addend2 // Add the two values together and store the result on the top of the stack | |||
jump top | |||
कॉलिंग लूप at <code>top</code> इतना सरल है कि इसे प्रत्येक उपनेमका के अंत में इनलाइन दोहराया जा सकता है। नियंत्रण अब एक बार कूदता है, एक उपनेमका के अंत से दूसरे की प्रारंभ तक, दो बार कूदने के बजाय <code>top</code>. उदाहरण के लिए: | |||
start: | |||
ip = &thread // ip points to &pushA (which points to the first instruction of pushA) | |||
jump *ip++ // send control to first instruction of pushA and advance ip to &pushB | |||
thread: | |||
&pushA | |||
&pushB | |||
&add | |||
... | |||
कॉलिंग लूप at <code>top</code> इतना सरल है कि इसे प्रत्येक उपनेमका के अंत में इनलाइन दोहराया जा सकता है। नियंत्रण अब एक बार कूदता है, एक उपनेमका के अंत से दूसरे की | pushA: | ||
*sp++ = A // follow sp to available memory, store A there, advance sp to next | |||
jump *ip++ // send control where ip says to (i.e. to pushB) and advance ip | |||
pushB: | |||
*sp++ = B | |||
jump *ip++ | |||
add: | |||
addend1 = *--sp // Pop the top value off the stack | |||
addend2 = *--sp // Pop second value off the stack | |||
*sp++ = addend1 + addend2 // Add the two values together and store the result on top of the stack | |||
jump *ip++ | |||
इसे डायरेक्ट थ्रेडेड कोड (डीटीसी) कहा जाता है। हालांकि तकनीक पुरानी है, थ्रेडेड कोड शब्द का पहला व्यापक रूप से परिचालित उपयोग संभवतः जेम्स आर. बेल का 1973 का लेख थ्रेडेड कोड है।<ref>{{cite journal|last=Bell|first=James R.|title=Threaded code|journal=Communications of the ACM|year=1973|volume=16|issue=6|pages=370–372|doi=10.1145/362248.362270}}</ref> | इसे डायरेक्ट थ्रेडेड कोड (डीटीसी) कहा जाता है। हालांकि तकनीक पुरानी है, थ्रेडेड कोड शब्द का पहला व्यापक रूप से परिचालित उपयोग संभवतः जेम्स आर. बेल का 1973 का लेख थ्रेडेड कोड है।<ref>{{cite journal|last=Bell|first=James R.|title=Threaded code|journal=Communications of the ACM|year=1973|volume=16|issue=6|pages=370–372|doi=10.1145/362248.362270}}</ref> | ||
1970 में, चार्ल्स एच. मूर ने अपनी फोर्थ वर्चुअल मशीन के लिए एक अधिक कॉम्पैक्ट व्यवस्था, अप्रत्यक्ष थ्रेडेड कोड (ITC) का आविष्कार किया। मूर इस व्यवस्था पर इसलिए पहुंचे क्योंकि डेटा जनरल नोवा मिनीकंप्यूटर के प्रत्येक | 1970 में, चार्ल्स एच. मूर ने अपनी फोर्थ वर्चुअल मशीन के लिए एक अधिक कॉम्पैक्ट व्यवस्था, अप्रत्यक्ष थ्रेडेड कोड (ITC) का आविष्कार किया। मूर इस व्यवस्था पर इसलिए पहुंचे क्योंकि डेटा जनरल नोवा मिनीकंप्यूटर के प्रत्येक एड्रैस में एक [[अप्रत्यक्ष बिट]] था, जिसने आईटीसी को आसान और तेज़ बना दिया। बाद में, उन्होंने कहा कि उन्हें यह इतना सुविधाजनक लगा कि उन्होंने बाद के सभी फोर्थ डिजाइनों में इसका प्रचार किया।<ref>Moore, Charles H., published remarks in Byte Magazine's Forth Issue</ref> | ||
आज, कुछ फोर्थ कंपाइलर्स प्रत्यक्ष-थ्रेडेड कोड उत्पन्न करते हैं जबकि अन्य अप्रत्यक्ष-थ्रेडेड कोड उत्पन्न करते हैं। निष्पादक किसी भी तरह से कार्य करते हैं। | आज, कुछ फोर्थ कंपाइलर्स प्रत्यक्ष-थ्रेडेड कोड उत्पन्न करते हैं जबकि अन्य अप्रत्यक्ष-थ्रेडेड कोड उत्पन्न करते हैं। निष्पादक किसी भी तरह से कार्य करते हैं। | ||
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=== डायरेक्ट थ्रेडिंग === | === डायरेक्ट थ्रेडिंग === | ||
थ्रेड में | थ्रेड में एड्रैस मशीनी भाषा के एड्रैस होते हैं। यह फॉर्म सरल है, लेकिन इसमें ओवरहेड्स हो सकते हैं क्योंकि थ्रेड में केवल मशीन के एड्रैस होते हैं, इसलिए आगे के सभी मापदंडों को अप्रत्यक्ष रूप से मेमोरी से लोड किया जाना चाहिए। कुछ फोर्थ सिस्टम डायरेक्ट-थ्रेडेड कोड उत्पन्न करते हैं। कई मशीनों पर डायरेक्ट-थ्रेडिंग सबरूटीन थ्रेडिंग की तुलना में तेज़ होती है (नीचे संदर्भ देखें)। | ||
वैकल्पिक रूप से, ऑपरेंड को थ्रेड में | [[स्टैक मशीन]] का एक उदाहरण अनुक्रम पुश ए, पुश बी, एड को निष्पादित कर सकता है। इसका अनुवाद निम्नलिखित थ्रेड और रूटीन में किया जा सकता है, जहाँ <code>ip</code> लेबल किए गए एड्रैस पर प्रारंभ किया गया है <code>thread</code> (यानी, पता जहां <code>&pushA</code> रखा है)। | ||
#define PUSH(x) (*sp++ = (x)) | |||
#define POP() (*--sp) | |||
#define | start: | ||
#define POP() (*--sp) | ip = &thread // ip points to &pushA (which points to the first instruction of pushA) | ||
jump *ip++ // send control to first instruction of pushA and advance ip to &pushB | |||
thread: | |||
&pushA | |||
&pushB | |||
&add | |||
... | |||
pushA: | |||
PUSH(A) | |||
jump *ip++ // send control where ip says to (i.e. to pushB) and advance ip | |||
pushB: | |||
PUSH(B) | |||
jump *ip++ | |||
add: | |||
result = POP() + POP() | |||
PUSH(result) | |||
jump *ip++ | |||
वैकल्पिक रूप से, ऑपरेंड को थ्रेड में सम्मिलित किया जा सकता है। यह उपरोक्त आवश्यक कुछ संकेतों को हटा सकता है, लेकिन धागे को बड़ा बनाता है: | |||
#define PUSH(x) (*sp++ = (x)) | |||
#define POP() (*--sp) | |||
start: | |||
ip = &thread | |||
jump *ip++ | |||
thread: | |||
&push | |||
&A // address where A is stored, not literal A | |||
&push | |||
&B | |||