Связывающие загрузчики

Выполняют связывание и перемещение во время загрузки.

Несмотря на то, что операции связывания и загрузки выполняются загрузчиком, работа загрузчика разделяется на две части. Первая часть вырабатывает загрузочный модуль, состоящий из всех объектных сегментов, связанных и перемещаемых вместе относительно стандартного базового адреса. Другая часть – операция загрузки – загружает модуль в основную память, настраивая адреса в соответствии с распределением памяти для модуля.

Редактор связей выполняет часть работы по распределению памяти, но основную работу по распределению памяти выполняет загрузчик. Статический принцип настройки адресов выполняет статический алгоритм распределения памяти. Вся необходимая основная память для пользовательской программы и данных назначается до начала выполнения программы, а все адреса настраиваются так, чтобы отразить это назначение. Если настройка происходит во время выполнения, непосредственно предшествуя каждому обращению к памяти, то адреса настраиваются динамически. При динамической настройке адресов связывающий загрузчик должен быть построен по более сложным алгоритмам.

Входящая информация для связывающего загрузчика состоит из набора объектных программ, т.е. управляющих секций, которые должны быть связаны друг с другом. В управляющих секциях могут использоваться внешние ссылки на имена, значения которых во входном потоке еще не были определены. В этом случае требуемое связывание не может быть выполнено до тех пор, пока не будут назначены адреса для всех требующих имен, т.е. до тех пор, пока не будет прочитана требуемая управляющая секция, поэтому связывающий загрузчик обычно выполняет два просмотра входного потока точно так же, как это делает ассемблер. Т.е. во время первого просмотра назначаются адреса для всех внешних ссылок, а во время второго – выполняет фактическая перемещение, связывание и загрузка.

Основная структура данных, необходимая для связывающего загрузчика – это таблица внешних имен (ESTAB). Данная таблица используется для хранения имен и адресов всех внешних ссылок для всего набора управляющих секций, загружаемых совместно. Очень часто в этой таблице также запоминается информация о том, какая управляющая секция содержит определение имени.

Обычно ESTAB организуется в виде КЭШ-таблицы. Двумя другими важными переменными являются PROGADDR и CSADDR – начальный адрес той управляющей секции, которая обрабатывается загрузчиком в данный момент. Этот адрес добавляется к всем относительным адресам данной управляющей секции для того, чтобы преобразовать их в фактические адреса.

Во время первого просмотра загрузчик обрабатывает только запись-заголовок и записи определения управляющих секций. PROGADDDR становится начальным адресом первой управляющей секции входного потока. Имя управляющей секции, полученное из записи-заголовка, записывается в ESTAB и ему присваивается текущее значение CSADDR.

Все внешние имена из записей-определений также заносятся в ESTAB. Значения их адресов получается путем сложения значения из записи-определения с CSADDR.

После того, как прочитана запись-конец к CSADDR добавляется длина управляющей секции и таким образом получается адрес начала следующей управляющей секции.

После завершения первого просмотра ESTAB содержит все внешние имена, определенные в данном наборе управляющих секций вместе с назначенными им адресами.

Далее осуществляется связывание, перемещение и загрузка. Переменная CSADDR используется также, как и во время первого просмотра. Она всегда содержит фактический начальный адрес загруженной в данный момент секции. Завершает работу загрузчик обычно передачей управления на загружаемую программу.

Запись-конец каждой управляющей секции может содержать адрес первой команды данной секции, с которой должно начинаться ее исполнение. Если адрес передачи управления задан более чем в одной управляющей секции, то загрузчик использует последний встретившийся. Если ни одна из управляющих секций не содержит адрес передачи управления, то используется PROGADDR.

Адрес передачи управления должен помещаться только в записи-конце главной программы, но не в подпрограммах, чтобы стартовый адрес не зависел от порядка следования управляющих секций.