《编译原理》教学大纲.docx
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《编译原理》教学大纲
《编译原理》教学大纲
课程代码：
课程名称（中/英）：
编译原理/CompilerPrinciple
学分：
4
总学时：
64
理论学时：
40
实验学时：
24
课程性质：
专业核心类课程
必修
开课学期：
6
适用专业：
计算机科学与技术
先修课程：
而向对象程序设计，数据结构，离散数学，软件工程，计算机组成原理，汇编语言程序设计
一课程简介
本课程是计算机科学与技术专业的专业核心课程。
本课程主要讲述高级语言翻译为汁算机能执行的代码的原理、过程、方法和技术，核心是介绍髙级语言到汇编语言的翻译。
让学生理解编译和高级语言程序之间的关系,掌握词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等各个阶段的原理、方法和实现技术，真正认识计算机信息处理的实质、训练抽象思维能力、体验系统软件的开发过程，进一步提升计算机科学与技术的专业素养。
二课程目标
（一）课程具体目标
1.掌握形式语言和自动机的基本概念，理解高级语言编译的基本原理，并能够将这些原理应用于高级语言的设计之中；（毕业要求1.3掌握汁算机基础理论，能够用于对计算机应用系统的设计方案和模型进行推理和验证。
）
2.能够理解现有某高级语言的编译系统中各模块的功能和实现方法，能够对不同方法的优劣进行对比和分析：
（毕业要求4.1能够运用科学方法，对计算机领域的复杂工程问题进行需求和功能分析。
）
3.理解编译程序的结构及各个模块的功能，利用软件工程方法分析和设计某语言的编译程序的各个模块，并能够选择合适的方法实现。
（毕业要求1.4能够运用专业知识，对计算机领域复杂工程问题的解决方案进行分析、改进。
）
（二）课程目标与毕业要求的关系
本课程目标主要支撑的毕业要求指标点如表1所示。
除表1所列举指标点外，根据学生特点、本课程教学特色，教学目标还涉及对毕业要求5（选择和使用现代工具）等能力培养，为弱支撑，不在表1中列举。
表1本课程对专业毕业要求指标点的支撑
课程目标
支撑的毕业要求指标点
1.3
1.4
4.1
课程目标1
课程目标2
课程目标3
（三）教学内容安排总体思路
本课程的教学内容，以课程具体目标为总体指导进行制左。
通过形式语言与自动机的相关基础知识、高级语言到汇编语言的翻译原理、方法和实现技术等教学内容，传授基于某种髙级语言编译程序构造的一般原理和基本方法,如词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等各个阶段的原理等知识，从而有针对性地培养学生模型构建能力（课程目标1）、系统分析能力（课程目标2）和方案选择与实现能力（课程目标3）。
为达成课程具体目标，教学内容中除安排课内讲授知识外，还包括课程作业和课内实验，旨在巩固课堂传授知识点，使学生在面对计算机复杂工程问题时，能将编译技术合理运用于该类工程的设计实现之中，进行解决方案的分析和改进，并进行合理的需求分析、功能分析和验证。
本课程的教学内容不仅完全覆盖课程拟达成的具体目标，同时，根据计算机科学与技术专业人才培养总体目标，以及课程所面向学生特点，课程内容还涉及计算机体系结构、汇编语言、项目管理等内容，旨在培养知识交叉应用、沟通交流等综合工程能力。
三教学内容及基本要求
（一）编译程序的基本概念（4学时）主要内容：
（重点覆盖课程目标1）
⑴程序设计语言及翻译程序。
⑵编译系统。
⑶编译过程和编译程序的结构。
⑷编译程序的构造方法。
⑸认识髙级语言：
结构、构成成分和语言规范。
⑹编译程序的发展。
1•基本要求
⑴了解编译技术的发展，编译程序的构造方法。
⑵掌握高级语言程序编译系统，编译过程，程序设汁语言的结构和规范。
⑶掌握编译过程和编译程序的结构。
2.重点、难点
重点：
高级语言的编译过程。
难点：
编译程序的结构，高级语言的编译过程。
3.作业及课外学习要求
作业：
了解有关髙级语言的编译系统，认识给泄高级语言代码的编译过程及结果。
（二）词法分析（8学时）
（重点覆盖课程目标1,3）
主要内容：
⑴词法分析槪述。
⑵高级语言中的单词。
⑶单词的识别。
⑷词法分析器的设计。
⑸正则表达式与有穷自动机。
⑹词法分析器的自动生成工具。
1.基本要求
⑴了解词法分析器自动生成工具。
⑵了解高级语言中单词的种类。
⑶掌握利用状态转换图识别单词的方法。
⑷掌握利用正则表达式进行单词识别的原理和方法。
2.重点、难点
重点：
状态转换图，有穷自动机。
难点：
正则式转NFA,NFA转DFA,DFA最小化。
3.作业及课外学习要求
作业：
画状态转换图，将自然语言转换为正则表达式，正则式到确定的最小化DFA的转换。
课外学习要求：
上网查阅资料，多种不同的词法分析自动生成器的使用方法。
（三）语法分析（10学时）
（重点覆盖课程目标1,3）
主要内容：
⑴语法分析概述。
⑵上下文无关文法。
⑶自上而下语法分析方法：
递归下降分析法和预测分析方法，LL
（1）文法。
⑷自下而上的语法分析，移进-归约的规范方法，算符优先、LR方法。
⑸语法分析的自动生成器。
⑹语法分析器的设计。
1.基本要求
⑴了解语法分析自动生成器。
⑵掌握上下文无关文法相关概念，熟悉用上下文无关文法建义某种高级语言的语法结构。
⑶掌握自上而下语法分析的特点，对文法的要求，能用两种不同的自上而下分析方法对给定的文法进行判断和分析。
⑷掌握自下而上语法分析的基本概念和特点，掌握用两种不同的自下而上分析方法，能对给定的文法进行判断和分析。
2.重点、难点
重点：
上下文无关文法的基本概念，LL
（1）文法，OPG文法，LR文法，各种文法的分析的基本算法。
难点：
对文法进行判断和分析。
3.作业及课外学习要求
作业：
给泄某髙级语言的特左语法成分对应的文法，能对文法进行各种判断和分析。
课外学习要求：
通过完成作业和实验，进一步掌握不同语法分析适合于不同种类的文法的要求。
通过网络搜索，了解各种不同的语法分析自动生成器。
（四）语义分析（3学时）
（重点覆盖课程目标1,3）
主要内容：
⑴语义分析槪述。
⑵某高级语言各种语法成分的语义描述。
⑶符号表管理技术。
⑷静态语义检查技术。
⑸语义分析器的设让。
1.基本要求
⑴掌握语义分析的相关槪念。
⑵掌握符号表管理技术。
⑶掌握静态语义检查的相关方法和技术。
⑷熟悉某种具体的高级语言对语义的要求。
2.重点、难点
重点：
髙级语言的语义描述方法，符号表管理技术。
难点：
符号表管理技术、静态语义检査技术。
3.作业及课外学习要求
作业：
对某特泄高级语言的语法成分进行静态语义检査。
课外学习要求：
熟悉不同的髙级语言的语义描述。
（五）中间代码生成（8学时）
（重点覆盖课程目标1,4）
主要内容：
⑴中间代码生成概述。
⑵属性文法的基本概念，高级语言语法成分的语义表示。
⑶中间代码及其各种形式。
⑷声明语句、算术表达式和布尔表达式、控制语句、函数的目标结构和翻译方法。
1.基本要求
⑴掌握中间代码的形式，语法制导的翻译方法。
⑵掌握属性文法的槪念，能用属性文法表示某高级语言特泄语法成分的语义信息。
⑶掌握高级语言各种语法成分的翻译技术。
⑷中间代码生成器的设计。
2.重点、难点
重点：
用属性文法描述各种语法成分的语义信息，各种语法成分语法制导的翻译方法。
难点：
用属性文法描述各种语法成分的语义信息。
3.作业及课外学习要求
作业：
将高级语言的特定语法成分翻译为特定的中间代码形式。
课外学习要求：
熟悉中间代码形式，调试程序，将特定高级语言的特圧语法成分翻译为中间代码。
（六）运行时存储组织（2学时）
（重点覆盖课程目标1,4）
主要内容：
⑴存储器组织。
⑵函数调用相关概念。
⑶存储分配策略。
⑷垃圾回收机制。
1.基本要求
⑴了解垃圾回收机制。
⑵掌握程序运行时存储器的划分，活动记录。
⑶掌握函数调用方式及相关概念。
⑷理解各种存储分配方式，掌握栈式存储分配策略。
2.重点、难点
重点：
程序运行时存储器的划分，函数调用机制，栈式存储分配策略。
难点：
函数的相关概念，函数运行时的存储分配。
3.作业及课外学习要求作业：
函数运行时存储器变化。
课外学习要求：
上网查阅存储分配的相关信息。
（七）代码优化（2学时）
（重点覆盖课程目标1,4）
主要内容：
⑴基本块的划分，程序流图。
⑵局部优化技术。
⑶循环优化技术。
1.基本要求
⑴掌握基本块的划分方法，画程序流图。
⑵掌握局部优化技术。
⑶掌握全局优化技术。
2.重点、难点
重点：
基本块划分，流图，优化技术。
难点：
基本块划分。
3.作业及课外学习要求
作业：
对给左的程序划分基本块，画出流图。
课外学习要求：
上网查阅更多的代码优化技术。
（八）目标代码生成（3学时）
（重点覆盖课程目标1,4）
主要内容：
⑴目标代码生成器概述。
⑵目标机器结构及指令系统。
⑶简单的代码生成技术。
⑷基本块的代码生成方法。
⑸从DAG生成目标代码的方法。
⑹目标代码生成器的设计。
1.基本要求
⑴了解目标代码生成器所涉及到的相关信息。
⑵熟悉某种目标机器结构及指令系统。
⑶掌握简单的代码生成技术。
⑷掌握引用信息、活跃信息，寄存器描述器和地址描述器，基本块的代码生成技术。
⑸了解从DAG生成目标代码的方法。
⑹熟悉目标代码生成器的设计方法。
2.重点、难点
重点：
简单代码生成技术、基本块的代码生成技术。
难点：
引用信息、活跃信息，寄存器描述器和地址描述器。
3.作业及课外学习要求
作业：
能够对给立的中间代码生成目标代码。
课外学习要求：
上网查阅目标代码生成的方法。
（九）课程实验
实验一：
词法分析实验（6学时）
实验内容：
（重点覆盖课程目标2,3）
设汁并实现sample语言或者其他高级语言的词法分析器，读入源程序，根据对应髙级语言的构词规则拆分出单词。
英中用状态转换图的方法实现词法分析实验2学时,用自动生成器实现词法分析程序4学时。
实验二：
语法分析实验（6学时）
实验内容：
（重点覆盖课程目标2,3）
利用自上而下的方法，或者自下而上的语法分析方法，设让并实现sample语言或者其他语言的语法分析器"其中需要分别实现算术表达式、布尔表达式、控制语句的语法分析。
实验三：
语义分析实验（2学时）
实验内容：
（重点覆盖课程目标2,3）
根据给泄语言的静态语义要求，设汁并实现sample语言或者英他语言的静态语义检査程序。
实验四：
中间代码生成实验（6学时）
实验内容：
（重点覆盖课程目标2,3）
利用属性文法和语法制导翻译方法，设计并实现sample语言或者北他语言的中间代码生成器。
其中需要分别实现算术表达式、布尔表达式、控制语句的中间代码生成。
实验五：
运行时存储组织实验（2学时）
实验内容：
利用YC++或者其他语言的反汇编程序查看C语言程序生成的汇编代码，观察程序在内存中的存储情况。
实验六：
代码优化（2学时）
实验内容：
（重点覆盖课程目标2,3）
设计基本块的DAG代码优化器。
实验七：
目标代码生成实验（2学时）
实验内容：
（重点覆盖课程目标2,3,4）
根据简单代码生成器的生成算法，设计并实现目标代码生成器，将中间代码转换为汇编代码。
四教学安排及教学方式
总学时64学时，其中，讲授40学时，实验（上机）24学时。
讲授环节主要采用教师讲解、演示、互动的教学形式。
教师讲解知识点、演示程序代码，使学生对知识点形成直观印象，并通过课堂教学双方互相提问，与学生互动，鼓励学生在课堂上发表自己的见解，加深对知识点的理解，达到课程目标。
上机环节主要采用教师安排任务、学生自主上机练习，教师现场指导、答疑的形式。
上机练习可利用实验室电脑或学生个人电脑编程，通过安装在本地的编译环境进行上机练习。
序号
课程内容
讲授学时
上机学时
教学方式
1
编译程序的基本概念
4
讲授
2
词法分析
6
讲授
3
实验一：
词法分析实验
4
上机
4
语法分析
8
讲授
5
实验二：
语法分析实验
6
上机
6
语义分析
4
讲授
7
实验三：
语义分析实验
2
上机
8
中间代码生成
S
讲授
9
实验四：
中间代码生成实验
6
上机
10
运行时存储组织
3
讲授
11
实验五：
运行时存储组织实验
2
上机
12
代码优化
3
讲授
13
实验六：
代码优化
2
上机
14
目标代码生成
4
讲授
15
实验七：
目标代码生成实验
2
上机
合计
40
24
64
五考核方式与成绩评定办法
（一）考核与评价方式及成绩评定
最终成绩由平时成绩、实验成绩、期末考试成绩等综合而成。
各部分所占比例如下：
平时作业成绩：
10%。
主要考核对课程各单元的关键知识点、课外学习要求的完成、复习、理解和掌握程度。
主要形式是学生提交的作业，通过批改作业对平时学习情况进行考核：
或者进行两次课堂测试，对学生平时学习情况进行考核。
实验成绩：
30%c主要考核学生分析、解决问题的能力，以及算法设计与实现能力。
学生通过搭建相应的实验环境，完成实验内容，并能获取实验数据，进行结果分析。
期末考试成绩：
60%。
主要考核对编译原理基础知识、编译方法和技术的掌握程度，以及解决问题的能力。
考试形式为卷而考试，主要题型为简答题、计算题，综合题和应用题。
课程LI标达成考核与评价方式，以及成绩评定对照表。
课程目标
支撑毕业要求
考核与评价方式及成绩比例（％）
成绩比例（%）
平时作业
实验
期末考试
课程目标1
支撑毕业要求1.3
5
30
35
课程目标2
支撑毕业要求4.1
5
12
30
47
课程目标3
支撑毕业要求1.4
18
18
合计
10
30
60
100
（二）考核与评价方式及成绩评定考核与评价标准
1•平时成绩考核与评价标准
平时作业
课程目标
评价标准
成绩比例（%）
优秀（0.9~1）
良好
（0.旷0・89）
中等
（0.7~0・79）
及格
（0.6~0・69）
不及格（0.0'0・5
9）
课程目标
1
能够独立完成，解题思路正确，有明确的步骤，结果正确
能够独立完成，解题思路正确，有基本明确的步骤，结果多数正确
能够独立完成，解题思路基本正确，有较明确的步骤，结果正确
基本能够独立完成，有一左的解题思路和步骤，结果基本正确
不能独立完成，或者
思路不淸
楚
50
课程目标
2
能够对给定的应用问题设计相应的算法
能够对给定的应用问题构建设计合理的算法
能够对给泄的应用问题设计部分算法
基本能够对给左的问题设计部分算法
不能对给定的模型设计算法
50
注：
该表格比例为平时成绩比例。
2.实验考核与评价标准
实验
程目标
评价标准
成绩比例（%）
优秀（0.旷1）
良好（0・8~0・8
9）
中等
（0.7~0・79）
及格（0.6~0・6
9）
不及格
（0.0~0・5
9）
课程目标
2
能够对给定问题选择合适的算法：
有多种实验方案，能够对实验结果进行分析，结论合理
能够对给左问题选择合适的算法；有多种实验方案，能够对实验结果进行分析，结论合理
能够对给定问题选择算法；有实验方案，能够对实验结果进行部分分析，得到部分结论
有一种实验方案，基本能对实验结果进行分析
实验方案
不合理，
不能完成实验结果的分析
40
课程目标
3
能够对给定问题建立正确的模型，提出可行的解决思路和方法：
实现算法并验证结果：
能够对给定问题建立合理的模型，提出可行的解决思路和方法：
基本实现算法并验证结
能够对给定问题建立基本合理的模型，或提岀可行解决思路和方法；实现部分算法并验证结果
能够对给定的模型提岀部分解决思路和方法：
基本能实现算法
不能建立模型，或者不能提出解决思路和方法；不能实现算法
60
注：
该表格比例为上机测试成绩比例。
3•期末考试成绩考核与评价标准
期末考试
课程目标
评价标准
成绩比例（%）
优秀（0.9~1）
良好
（0.8'0・89）
中等
（0.7'0・7
9）
及格（0・6"0・6
9）
不及格
（0.0~0・5
9）
课程目标
1
能很好地回答各个题目，槪念淸楚，逻辑淸晰，回答正确，书写规范
能较好回答各个题目，槪念淸楚，逻辑较晴晰，回答正确，书写规范
能较好地回答各个题目，概念较淸楚，逻辑较清晰,回答正确
基本能回答各个题目，概念较淸楚，逻辑较淸晰
不能回答
50
课程目标
2
解题思路淸楚，能写出解决方案，或者能够计算得到正确的结果
解题思路较淸楚，能写出解决方案，或
者能够计算
得到正确的
结果
解题思路较淸楚，有基本的解决方案，或得到部分结果
有一定的解题思路,基本能够汁算得到部分结果
解题思路
不淸楚，
不能得到结果
注：
该表格比例为期末考试成绩比例。
六教材及其他教学资源
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