13. Geração de código alvo (consolidação teórica)¶
Antes de mergulhar na especificação de Assembly Hack (capítulo 14) e construir o Assembler (capítulo 15), vale um momento de retrospectiva: o que exatamente aconteceu nos capítulos 11 e 12, e por que essa arquitetura em particular?
O que já construímos¶
Percorremos, sem perceber explicitamente, uma tradução em duas etapas dentro do que costuma ser chamado, em conjunto, de "geração de código alvo":
Código VM (IR, capítulo 8)
↓ VM Translator (capítulos 11-12)
Assembly Hack (simbólico, capítulo 14)
↓ Assembler (capítulo 15)
Código de máquina Hack (binário)
O VM Translator não é, estritamente, "geração de código alvo" no sentido mais estrito do termo (ele traduz entre duas representações textuais, ambas ainda "legíveis" por um humano treinado) — mas cumpre exatamente o papel que a geração de código alvo cumpre em um compilador tradicional: transformar uma representação independente de máquina em uma representação específica de uma arquitetura real. A diferença sutil é que aqui esse trabalho foi dividido em duas sub-etapas (VM → Assembly, Assembly → binário) em vez de uma só (IR → binário direto) — uma divisão que, como vimos no capítulo 7, tem tudo a ver com simplicidade de implementação.
Por que uma etapa intermediária extra¶
Um compilador "clássico" de livro-texto costuma ir direto de uma IR para código de máquina binário. O Nand2Tetris insere Assembly Hack como uma parada intermediária legível por humanos entre a VM e o binário, por uma razão pedagógica e prática ao mesmo tempo: cada etapa da tradução — VM → Assembly (capítulos 11-12) e Assembly → binário (capítulo 15) — se torna pequena e independentemente verificável. Você pode ler o .asm gerado pelo seu VM Translator e confirmar, linha a linha, que ele faz sentido, antes de sequer pensar no Assembler. Compiladores de produção fazem escolhas semelhantes por razões de engenharia: o LLVM, por exemplo, tem uma IR textual (a "LLVM IR") que pode ser inspecionada exatamente por esse motivo — depurar em texto é mais fácil que depurar em binário.
O mapeamento que sustenta tudo¶
Toda a tradução VM → Assembly (capítulo 11) repousa sobre uma única ideia: os oito segmentos abstratos da VM (capítulo 8) são mapeados para posições concretas da RAM Hack através de um pequeno conjunto de ponteiros pré-definidos (SP, LCL, ARG, THIS, THAT) e de convenções de endereço fixo (temp, static). O capítulo 14 formaliza a notação usada para expressar esse tipo de mapeamento — em particular, a notação de ponteiro (*p, o valor apontado por p; x++, incremento) que já usamos informalmente nos capítulos 11 e 12 para descrever push/pop e o protocolo de chamada:
O que vem a seguir¶
O capítulo 14 detalha, por completo, a linguagem Assembly Hack para a qual temos traduzido — registradores, os dois tipos de instrução, e os três tipos de símbolo (pré-definidos, rótulos, variáveis). O capítulo 15 fecha o livro construindo o Assembler: o programa que resolve esses símbolos e produz, finalmente, o binário que a CPU Hack executa.