Сборка в момент загрузки
Ссылки на все внешние модули собраны в таблицу, которая также содержится в сегменте данных. Внешний модуль определяется началом его сегмента данных.
Все ссылки на объекты в данном модуле осуществляются через индекс в соответствующей таблице. Ссылки на внешние модули имеют вид индекс модуля: индекс объекта.
Сегмент данных не может содержать никаких статически инициализованных данных. Вся инициализация производится специальной процедурой, которая вызывается при каждом новом использовании модуля. Все эти свойства реализованы в системе команд, поэтому накладные расходы относительно невелики.
Точнее, они невелики по сравнению с Intel 80286, но уже великоваты по сравнению с i386, а по сравнению с современными RISC-процессорами или системами типа транспьютера они становятся недопустимыми. Впрочем, в разделе "Разделяемые библиотеки" мы увидим, как подобная структура используется и на "обычных" процессорах.
Видно, что в системе может существовать несколько программ, обращающихся к одним и тем же модулям и использующих одну и ту же копию кода модуля. Проблем с абсолютной/относительной загрузкой вообще не возникает. Операционная система ТС для N9000 была (автор не уверен, существует ли в настоящее время хотя бы одна работоспособная машина этой архитектуры) основана на сборке программ в момент загрузки. В системе имелась специальная команда load – "загрузить все модули, используемые программой, и разместить для них сегменты данных, но саму программу не запускать".
В памяти могло находиться одновременно несколько программ; при этом модули, используемые несколькими из них, загружались в одном экземпляре. Это значительно ускоряло работу. Например, можно было загрузить в память текстовый редактор, и запуск его занимал бы доли секунды, вместо десятков секунд, которые нужны для загрузки с жесткого диска фирмы ИЗОТ.
Любопытно, что когда началась реализация системы программирования на языке С для этой машины, по ряду причин было решено не связываться с динамической сборкой, а собирать обычные перемещаемые загрузочные модули.
На практике, подобная архитектура более характерна для байт-кодов – пре-компилированных представлений программы, предназначенных для дальнейшей обработки интерпретатором – Java Virtual Machine, интерпретатором Smalltalk и т. д., чем для аппаратно реализованных систем команд. В таких системах команд порой используются и более экстравагантные решения.
Архитектура AS/400
Система команд AS/400 (сервер баз данных среднего уровня, производимый IBM) представляет собой машинно-независимый байт-код. При загрузке программы этот байт-код компилируется в бинарный код "реального" процессора, подобно тому, как это делается в большинстве современных реализаций Java Virtual Machine. Точнее, наоборот, успех AS/400 был одним из важных факторов, которые подвигли фирму Sun на разработку Java, поэтому правильнее говорить, что современные JVM основаны на том же принципе компиляции при загрузке, что и AS/400.
Это решение обеспечивает невысокую стоимость аппаратуры (современные AS/400 основаны на микропроцессорах архитектуры Power PC. Их более высокая по сравнению с машинами, основанными на процессорах х86, цена обусловлена более производительными системной шиной и периферией), высокую производительность и возможность заменять архитектуру "реального" процессора без перекомпиляции пользовательского программного обеспечения. За время выпуска машин этой серии такая замена происходила дважды.
С другой стороны, отсутствие необходимости думать о том, как та или иная возможность может быть реализована аппаратно, позволила принимать весьма авангардистские решения, на которые не решался никто из разработчиков аппаратно реализованных CISC-архитектур, таких как VAX, Eclipse и даже апофеоза CISC, Intel 432.