cargadores y ligadores

Hola compañeros está ocasión logre encontrar información de cargadores y ligadores, espero y les sirva de complemento a lo que vimos en clase pero tengan paciencia porque es bastante extenso.

CONCEPTO DE CARGADORES Y LIGADORES

La mayor parte de los programas se componen de más de un procedimiento.

Los compiladores y ensambladores suelen traducir un procedimiento a la vez y guardan en memoria secundaria el resultado de esta traducción. Antes de que pueda ejecutarse el programa, todos los procedimientos traducidos deben recuperarse y ligarse correctamente. Si no se dispone de memoria virtual, el programa enlazado debe cargarse explícitamente en memoria.

Los programas que realizan estas funciones reciben varios nombres, como cargador (loader), cargador montado (linking loader) y editor de enlaces (linkage editor).

La traducción completa de un programa fuente se efectúa en dos pasos:

1) Compilación o ensamblaje de los procedimientos fuente
2) Encadenamiento (linking) o montaje de los módulos objeto.

Cargador:Es un programa especial, parte del sistema operativo que tiene como propósito colocar en la memoria las instrucciones y datos de un programa o información codificada en lenguaje máquina, para que entonces la computadora pueda procesarla.

Un cargador es un programa que realiza la función de carga, pero muchos cargadores también incluyen relocalización y ligado.

Algunos sistemas tienen un ligador para realizar las operaciones de enlace, y un cargador separado para manejar la relocalización y la carga. Los procesos de ensamblado y carga están íntimamente relacionados.

Ligador:Es un programa que enlaza todos los programas o módulos obteniendo lo que denominamos programa ejecutable.

Es un programa que enlaza distintos módulos o programas que poseen subprogramas. Además incorporan las denominadas rutinas de librerías en caso de solicitarlas el propio programa.

La generación de un módulo ejecutable a partir de una colección de procedimientos traducidos independientemente requiere un ligador.

FUNCION DE UN CARGADOR Y UN LIGADOR

Las funciones de un cargador son:

Colocar un programa objeto en la memoria e iniciar su ejecución.

Si tenemos un cargador que no necesita realizar las funciones de ligado y relocalización de programas, su operación es muy simple, pues todas las funciones se realizan en un solo paso. Se revisa el registro de encabezamiento para comprobar se ha presentado el programa correcto para la carga (entrando en la memoria disponible). A medida que se lee cada registro de texto, el código objeto que contiene pasa a la dirección de memoria indicada. Cuando se encuentra el registro de fin, el cargador salta a al dirección especificada para iniciar la ejecución del programa cargado. Un programa objeto contiene instrucciones traducidas y valores de datos del programa fuente, y específica direcciones en memoria donde se cargarán estos elementos.

Las funciones de un cargador son relativamente sencillas y consisten en extraer información de algún medio exterior de la memoria (por ejemplo: CD Discos) y chocarlo en celdas sucesivas de la memoria a partir de una celda pre especificada. El cargador realiza la última etapa del proceso de traducción: cargar el programa en memoria donde puede ser ejecutado.

Una opción típica del cargador permite la selección de fuentes alternativas de entrada. Otros mandatos permiten al usuario eliminar símbolos externos o secciones de control completas.

También es posible cambiar referencias externas dentro del programa que se está cargando, La mayoría de los cargadores permiten al usuario especificar alternativas para búsqueda por medio de una proposición de tipo LIBRARY.

Las funciones de un ligador:

Los editores de ligado pueden efectuar varias funciones últimas a demás de la simple preparación de un programa objeto para su ejecución estos también se pueden utilizar para construir paquetes de subrutinas u otras secciones que suelen utilizar juntas. Esto puede ser útil al tratar con bibliotecas de subrutinas que manejan lenguajes de programación de alto nivel. Comparados con los cargadores de ligadores los editores de ligado en general tienden a ofrecer mayor flexibilidad y control con el correspondiente incremento e complejidad y sobrecarga.

La tarea principal del enlazador es resolver referencias externas lleva a cabo la siguiente etapa del proceso de traducción enlazando los módulos ensambladores y los acervos para formar un programa completo. En algunos sistemas el cargador simplemente copia el programa ejecutable a las posiciones de memorias apropiadas.

Sus principales funciones son:

1) Enlazar código intermedio compilado independientemente en un solo módulo de carga resolviendo las diferencias entre Tokens.

2) Incorpora las denominadas rutinas de librerías en caso de solicitarlas el propio programa.

3) Su función es reducir procedimientos traducidos por separado y enlazarlos para que se ejecuten como una unidad llamada programa binario ejecutable.

TIPOS DE CARGADORES Y LIGADORES
TIPOS DE CARGADORES:

• Cargadores iniciales.- Indican a la computadora la forma de poner, dentro de la memoria principal, unos datos que están guardados en un periférico de memoria externa (cinta, disco, etc.). Sirven para cargar en la memoria pequeños programas que inician el funcionamiento de una computadora.

Algunas computadoras de carácter general no tienen en memoria ningún programa de forma permanente y cuando se desconectan pierden toda la información de su memoria interna. Al volverlos a conectar no son capaces de controlar ningún periférico (teclado, discos, etc.). Esto se hace así para que sea el usuario el que ponga los programas que le interese ejecutar.

• Cargadores absolutos.- Como ya se menciono el programa cargador pone en memoria las instrucciones guardadas en sistemas externos. Independientemente de que sea un cargador inicial o no, si dichas instrucciones se almacenan siempre en ele mismo espacio de memoria (cada vez que se ejecuta el programa cargador), se dice que es un cargador absoluto.

• Cargadores con reubicación.- En ocasiones, un mismo programa necesita ejecutarse en diferentes posiciones de memoria. Para esto la traducción debe estar realizada en forma adecuada, es decir, no utilizando referencias absolutas a direcciones de memoria, sino referencias relativas a una dirección especial llamada dirección de reubicación.

El cálculo de las direcciones reubicables lo realiza el propio cargador a medida que va guardando las instrucciones en el espacio de memoria que le indique el usuario o el propio sistema operativo de la máquina.

A los cargadores que permiten estas operaciones se les denominan cargadores con reubicación.

• Cargadores ligadores.- Conocidos también por su término inglés Link editor o simplemente Linker, es muy común también referirse a él por la castellanización del nombre inglés, <>. A la acción de montar se le llama asimismo vulgarmente <>.

Montar un programa consiste en añadir al programa objeto obtenido en la traducción las rutinas externas a las que hace referencia dicho programa. El ensamblador debe permitir dichas referencias y las rutinas deben estar a su vez en lenguaje máquina guardadas en algún elemento accesible por el montador. Generalmente, dichas rutinas se encuentran guardadas en un fichero especial al que suele denominarse librería, porque están almacenadas todas las rutinas externas susceptibles de ser utilizadas por los diferentes programas del usuario. Allí va el programa ligador cuando esta realizando el montaje de un programa a buscarlas y las adjunta al programa objeto.

CARGADORES BOOTSTRAP. El programa cargador, una vez situado en la memoria del computador, cargará el programa de aplicación y los datos. Pero, previamente, se ha debido cargar el cargador en la memoria y esto se puede realizar por uno de los métodos siguientes:
Entrada Manual: Mediante el teclado, el usuario teclea en la máquina el cargador bootstrap. Después de esto, el cargador se carga a sí mismo en la memoria del computador. A partir de este momento, es el cargador el encargado de cargar el programa de aplicación en la memoria.

Entrada por ROM: Es posible tener las instrucciones de inicialización almacenadas permanentemente en alguna porción de la ROM, en lugar de introducirlas manualmente por teclado o por el panel frontal. Cuando se requiere el programa de bootstrap, el operador simplemente dirige al computador, mediante los conmutadores del panel, a ejecutar las instrucciones memorizadas en ROM: Al estar el programa almacenado en ROM se elimina también la posibilidad de borrados accidentales.

CARGADORES ABSOLUTOS. Este es un programa que carga cada instrucción del programa objeto en una posición fija y preestablecida. Por tanto, cada instrucción tiene una dirección absoluta. El cargador absoluto lee simplemente la línea de código objeto que contiene la dirección de inicio de las instrucciones y datos, y carga las palabras (o bytes) sucesivas en posiciones de memoria sucesivas.

El cargador absoluto tiene un serio inconveniente cuando se utiliza en sistemas computadores grandes.

Esto significa que los programas y datos se deben almacenar cada vez en posiciones de memoria distintas. Si se utilizan cargadores absolutos, el programa objeto se tendrá que modificar para que refleje la nueva posición de inicio de memoria. Esta es una actividad larga y sujeta a errores. En tales situaciones, se utilizan cargadores relocatables.

Los cargadores absolutos están diseñados generalmente para verificar cada instrucción que leen. Si se detecta una instrucción ilegal, se interrumpe el proceso de carga.

CARGADORES RELOCATABLES. Este cargador evita el principal inconveniente del cargador absoluto. El cargador relocatable es un programa más sofisticado, tiene las características del cargador absoluto, y además permite al usuario seleccionar y especificar las posiciones de memoria en las que se debe almacenar las palabras de instrucciones y datos.

De esta forma, el mismo programa se puede cargar en distintas zonas de la memoria sin necesidad de reensamblarlo o recompilarlo. Durante el ensamblado o compilación del programa objeto, éste empieza con la dirección. Las sucesivas instrucciones quedan asignadas a posiciones de memoria consecutivas. No obstante, las direcciones no son absolutas, es decir, no representan las verdaderas posiciones de memoria en las que se está almacenando el programa.

Se trata de direcciones relativas. El programador inserta la dirección se añade a cada una de las posiciones de memoria asignadas en el programa, obteniéndose

Las direcciones reales de las instrucciones y datos del programa. El cargador relocatable ofrece algunas ventajas.

TIPOS DE LIGADORES:

EDITORES DE LIGADO. La diferencia fundamental entre un editor de ligado y un cargador ligador es: Primero se ensambla o compila el programa fuente, produciendo un programa objeto (que puede contener varias secciones de control diferentes).
Un cargador ligador realiza todas las operaciones de ligado y relocalización, incluyendo búsqueda automática en bibliotecas, si se especifica, y carga el programa ligado directamente en la memoria para su ejecución. Por otro lado, un editor de ligado produce una versión ligada del programa (llamada a menudo módulo de carga o imagen ejecutable), que se escribe un archivo o biblioteca para su ejecución posterior. Cuando el usuario esta listo para ejecutar el programa ligado, se puede utilizar un cargador relocalizador simple para cargar el programa en la memoria.
El editor de ligado realiza relocalización de todas las secciones de control relativas al inicio del programa ligado.

LIGADOR DINAMICO. El ligador dinámico ofrece algunas ventajas sobre los otros tipos de ligado. Proporciona la posibilidad de cargar las rutinas sólo cuando y si se necesitan. Si las subrutinas son grandes o tienen muchas referencias externas, se pueden conseguir ahorros considerables de tiempo y espacio de memoria.
Cuando se utiliza el ligador dinámico, la asociación de una dirección real y el nombre simbólico de la rutina llamada no se hace hasta que se ejecuta la proposición llamada.

LIGADOR DEL SISTEMA VAX. El ligador VAX es un editor de ligado que realiza las mismas funciones básicas alcanzadas con anterioridad. La acción del ligador en la creación de las secciones de imagen está controlada por ensamblador o compilador por medio de una secuencia de mandatos que forman parte del programa objeto.

El lenguaje de mandatos ofrece una gran diversidad de posibilidades: hay más de 50 códigos de mandatos posibles. El ligador VAX puede generar tres tipos de imágenes. Una imagen ejecutable es aquella adecuada para la carga y ejecución; sin embargo, el ligador no puede reprocesar este tipo de imagen. Una imagen compartible no es ejecutable, pero el ligador puede reprocesarla, y se puede utilizar, por ejemplo como tapa intermedia en el ligado de un programa muy grande. Las imágenes compartibles también hacen posibles que diferentes

Programas compartan la misma copia de ciertas instrucciones o área de datos. El tercer tipo de imagen que puede crear el ligado es una imagen de sistema, concebida para ser ejecutada directamente en la máquina VAX.

EDITOR DE LIGADO DEL SISTEMA /370. El formato de los programas objeto manejado por el editor de ligado del SISTEMA /370 es muy parecido al analizado para SIC/XE. La técnica de referencia a un número se usa para mejorar la eficiencia. El programa de salida del editor de ligado se llama módulo de carga, y puede cargarse en la memoria para su ejecución, y suele contener suficiente información para permitir que el editor de ligado los reprocese.

Si desean saber mas pueden consultar:http://club.telepolis.com/nivel_0/doc/Exposicion8.doc