Reubicación (informática)

En el desarrollo de software , la reubicación es el proceso de asignar direcciones de carga para el código y los datos de un programa que dependen de la posición y ajustar el código y los datos para que reflejen las direcciones asignadas. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Un enlazador suele realizar la reubicación junto con la resolución de símbolos , que es el proceso de buscar archivos y bibliotecas para reemplazar las referencias simbólicas o los nombres de las bibliotecas con direcciones reales utilizables en la memoria antes de ejecutar un programa.

La reubicación la realiza normalmente el enlazador en tiempo de enlace , pero también puede realizarse en tiempo de carga mediante un cargador de reubicación , o en tiempo de ejecución por el propio programa en ejecución .

Los archivos objeto suelen estar segmentados en distintos segmentos de memoria o tipos de secciones. Algunos ejemplos de tipos de segmentos son el segmento de código (.text) , el segmento de datos inicializados (.data) , el segmento de datos no inicializados (.bss) u otros definidos por el programador, como segmentos comunes o segmentos estáticos con nombre.

La tabla de reubicación es una lista de direcciones creada por un compilador o ensamblador y almacenada en el archivo objeto o ejecutable. Cada entrada de la tabla hace referencia a una dirección absoluta en el código objeto que debe modificarse cuando el cargador reubica el programa para que apunte a la ubicación correcta. Las entradas de la tabla de reubicación se conocen como correcciones y están diseñadas para facilitar la reubicación del programa como una unidad completa. En algunos casos, cada corrección de la tabla es relativa a una dirección base de cero, por lo que las propias correcciones deben modificarse a medida que el cargador recorre la tabla. ^{[ 2 ]}

En algunas arquitecturas, una corrección que cruza ciertos límites (como un límite de segmento) o que no está alineada con un límite de palabra es ilegal y el enlazador la marca como un error. ^{[ 3 ]}

El enlazador lee la información de los segmentos y las tablas de reubicación en los archivos objeto y realiza la reubicación mediante:

• Fusionar todos los segmentos de un tipo común en un único segmento de ese tipo.
• Asignar direcciones de ejecución no superpuestas a cada segmento y a cada símbolo, asignando a todo el código (funciones) y a los datos (variables globales) direcciones de ejecución únicas.
• Consultar la tabla de reubicación para modificar las referencias de símbolos en los datos y el código objeto, de modo que apunten a las direcciones de ejecución asignadas.

El siguiente ejemplo utiliza la arquitectura MIX de Donald Knuth y el lenguaje ensamblador MIXAL. Los principios son los mismos para cualquier arquitectura, aunque los detalles variarán.

• (A) El programa SUBR se compila para producir el archivo objeto (B), que se muestra tanto en código máquina como en lenguaje ensamblador. El compilador puede designar el inicio del código compilado en una ubicación arbitraria, generalmente la ubicación 1, como se muestra. La ubicación 13 contiene el código máquina para la instrucción de salto a la instrucción ST en la ubicación 5.
• (C) Si SUBR se enlaza posteriormente con otro código, puede almacenarse en una ubicación distinta de 1. En este ejemplo, el enlazador lo coloca en la ubicación 120. La dirección en la instrucción de salto, que ahora está en la ubicación 133, debe reubicarse para que apunte a la nueva ubicación del código para la instrucción ST , ahora 125. [1 61 mostrado en la instrucción es la representación en código máquina MIX de 125].
• (D) Cuando el programa se carga en la memoria para su ejecución, puede cargarse en una ubicación distinta a la asignada por el enlazador. Este ejemplo muestra SUBR ahora en la ubicación 300. La dirección en la instrucción de salto, ahora en 313, debe reubicarse nuevamente para que apunte a la ubicación actualizada de ST , 305. [4 49 es la representación de la máquina MIX de 305].

Algunas arquitecturas evitan por completo la reubicación al aplazar la asignación de direcciones hasta el tiempo de ejecución, como, por ejemplo, en las máquinas de pila con aritmética de direcciones cero o en algunas arquitecturas segmentadas donde cada unidad de compilación se carga en un segmento separado.

• Recogida de basura
• El intercambio de punteros , una forma perezosa de modificación de punteros.
• Encuadernación previa
• Rebase
• Formato de módulo de objeto reubicable
• Biblioteca estática

• Johnson, Glenn (1975-12-21) [1975-11-13]. 11/34 Prueba de lógica básica de gestión de memoria . Digital Equipment Corporation (DEC). MAINDEC-11-DFKTA-AD . Recuperado el 19 de agosto de 2017 .
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• Huitt, Robert; Eubanks, Gordon ; Rolander, Thomas "Tom" Alan ; Laws, David; Michel, Howard E.; Halla, Brian; Wharton, John Harrison ; Berg, Brian; Su, Weilian; Kildall, Scott ; Kampe, Bill (25-04-2014). Laws, David (ed.). "Legacy of Gary Kildall: The CP/M IEEE Milestone Dedication" (PDF) (transcripción de video). Pacific Grove, California, EE. UU.: Computer History Museum . Número de referencia CHM: X7170.2014. Archivado (PDF) del original el 27-12-2014 . Recuperado el 19-01-2020 . […] Laws: […] "reubicación dinámica" del SO. ¿Puedes decirnos qué es eso y por qué fue importante? […] Eubanks : […] lo que hizo Gary […] fue […] asombroso. […] Recuerdo el día en la escuela que entró al laboratorio dando saltos y dijo: «He descubierto cómo reubicar». Aprovechó el hecho de que el único byte siempre iba a ser el byte de orden superior . Y así creó un mapa de bits . […] No importaba cuánta memoria tuviera la computadora, el sistema operativo siempre podía moverse a la memoria alta. Por lo tanto, se podía comercializar […] en máquinas con diferentes cantidades de memoria. […] No se podía vender un CP/M de 64K y un CP/M de 47K. Sería ridículo tener una compilación dura en las direcciones. Así que Gary descubrió esto una noche, probablemente en medio de la noche pensando en algo de programación, y esto realmente hizo posible la comercialización de CP/M. Realmente creo que sin esa reubicación habría sido un problema muy difícil. Para que la gente lo comprara, les parecería complicado, y si se añadía más memoria, habría que buscar un sistema operativo diferente. […] Intel […] tenía los bytes invertidos , ¿verdad?, para las direcciones de memoria. Pero siempre estaban en el mismo lugar, así que se podía reubicar en un límite de 256 bytes , para ser precisos. Por lo tanto, siempre se podía reubicar con solo un mapa de bits de dónde estaban esos […] Leyes: Sin duda, la explicación más elocuente que he tenido sobre la reubicación dinámica […](33 páginas)
• Guzis, Charles "Chuck" P. (29/07/2015). "Re: ¿Cómo funciona MOVCPM.COM?" . Foro de Computadoras Vintage . Género: CP/M y MP/M. Archivado del original el 01/02/2020 . Recuperado el 01/02/2020 . […] MOVCPM utiliza un tipo antiguo de formato PRL. Básicamente, CP/M se ensambla dos veces; la segunda vez es un desplazamiento de 100H bytes. Los dos binarios se comparan y se construye un mapa de bits . Un bit activado implica que el byte de orden superior de una dirección debe ajustarse. Los bytes de dirección de orden inferior no se ven afectados; de ahí el nombre "archivo reubicable de página". Cada byte en el mapa de bits corresponde a 8 bytes en los datos binarios. […] Por lo tanto, todo lo que se mueve en MOVCPM forma parte de la imagen y su mapa de bits de reubicación. […]
• Guzis, Charles "Chuck" P. (2016-11-08). "Re: ¿Es seguro usar RST 28h en programas ensambladores de CP/M?" . Vintage Computer Forum . Género: CP/M y MP/M. Archivado del original el 2020-02-01 . Recuperado el 2020-02-01 . […] He hecho referencia a los archivos PRL y cómo comenzaron originalmente con MOVCPM , pero se convirtieron en una parte integral de MP/M y CP/M 3.0 . Pero los archivos PRL usan un mapa de bits en el que cada bit corresponde a una ubicación de memoria; los bits uno indican que se debe agregar un desplazamiento de reubicación de página a la ubicación de memoria correspondiente. Si tiene muy pocas referencias de memoria absolutas (en contraposición a las relativas), puede que desee emplear una lista de punteros (2 bytes por referencia) en lugar de un mapa de bits. Esto es improbable en el código 8080 que no tiene saltos relativos, pero puede ser una consideración para el código Z80 . El truco para descubrirlo rápidamente consiste en compilar el programa dos veces; la segunda vez con un desfase de 100H, y luego comparar los dos binarios. La ventaja de la reubicación en tiempo de ejecución es que no hay que penalizar el código que intenta eludir el problema de la reubicación; no hay que recurrir a "trucos"; simplemente se escribe código directo. […]
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