面向嵌入式多目标的Forth自生成器理论与实现

现有的Forth实现方法多为采用汇编或C语言直接编写核心代码，然后在最小系统之上逐层累加，或是采用Forth独特的编译系统- - 自生成器对目标Forth进行整体编译。尽管Forth自生成器的代码生成非常快捷，但现有自生成器的构件设计都与目标环境密切关联，缺少抽象层次，难以在异构新平台上有效生成新的Forth系统。本项目试图借鉴多目标编译的理论与方法，通过对框架抽象表达、异构目标描述、Forth虚拟机重构、代码绑定算法、编译控制算法等关键问题的研究，提出一种面向嵌入式环境，具有多目标特性的Forth自生成器框架模型及实现算法，并依此实际构建一个多目标自生成器，给出综合评价。本研究将为解决异构目标平台上Forth系统的快速构建提供理论支撑，实现Forth自生成理论和方法上的创新与突破，并对基于Forth技术的嵌入式软件和固件以及多核处理器芯片的研发与应用产生积极影响。

针对现有的Forth自生成器均与目标环境密切关联、缺少抽象层次、难以在异构新平台上有效生成新的Forth系统等问题，本项目拟研究提出一种面向嵌入式环境，具有多目标特性的Forth自生成器框架模型及实现算法，并依此实际构建一个多目标自生成器，给出综合评价。.通过三年的研究，项目组按计划完成了研究任务，实现了预期目标。通过对框架抽象表达、异构目标描述、Forth虚拟机重构、代码绑定算法、编译控制算法等关键问题的研究，提出了一个面向嵌入式环境的多目标Forth自生成器MTFM框架模型和关键算法以及一种基于Forth的嵌入式实时操作系统框架EFOS，并首次提出了基于EFOS内存管理和指针分配的Forth虚拟机的实现方法及核心算法，自主构建了JLP Forth系统及多目标Forth自生成器MTFM原型系统，成功生成了X86和X51嵌入式目标Forth系统，并构建了基于X86和X51两类处理器的实验硬件平台。实验与评估结果表明，基于MTFM的Forth自生成器具有较高的代码生成质量和效率，尤其适合资源有限的嵌入式环境。.本项目已申请国家发明专利2项（已公布），实用新型专利2项；自主构建了1个多目标Forth自生成器MTFM原型系统及X86和X51等2个目标系统；完成研究论文8篇；培养研究生4名。本项目在实现Forth自生成理论和方法上有一定突破，为解决异构目标平台上Forth系统的快速构建提供了一定的理论支撑，期望对基于Forth技术的嵌入式软件和固件以及多核处理器芯片的研发与应用产生积极影响。