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IFM 3.1 (PO23) / IFM 5.21 (PO18): Compilerbau (Winter 2024/25) |
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Der Compiler ist das wichtigste Werkzeug in der Informatik. In der Königsdisziplin der Informatik schließt sich der Kreis, hier kommen die unterschiedlichen Algorithmen und Datenstrukturen und Programmiersprachenkonzepte zur Anwendung.
In diesem Modul geht es um ein grundlegendes Verständnis für die wichtigsten Konzepte im Compilerbau. Wir schauen uns dazu relevante aktuelle Tools und Frameworks an und setzen diese bei der Erstellung eines kleinen Compiler-Frontends für C++ ein.
- Lexikalische Analyse: Scanner/Lexer
- Reguläre Sprachen
- Generierung mit ANTLR
- Syntaxanalyse: Parser
- Kontextfreie Grammatiken (CFG)
- LL-Parser (Top-Down-Parser)
- Generierung mit ANTLR
- Semantische Analyse: Attributierte Grammatiken und Symboltabellen
- Namen und Scopes
- Typen, Klassen, Polymorphie
- Zwischencode: Intermediate Representation (IR), LLVM-IR
- Backend:
- LLVM
- Interpreter: AST-Traversierung
- C++ als zu verarbeitende Programmiersprache
- BC George
- Carsten Gips (Sprechstunde nach Vereinbarung)
:::::: {.tabs groupid="modul-po"} ::: {.tab title="IFM 3.1 CB (PO23, 3. Semester)"}
| Vorlesung (2 SWS) | Praktikum (2 SWS) |
|---|---|
| Mi, 08:00 - 09:30 Uhr (online) | S3, G1: Di, 11:30 - 13:00 Uhr (online/Präsenz J101) |
| (Carsten: Flipped Classroom, BC: Vorlesung) | S3, G2: Fr, 14:00 - 15:30 Uhr (online/Präsenz J101) |
| S3, G3: Mo, 09:15 - 10:45 Uhr (online/Präsenz J101) | |
| (Carsten: online, BC: Präsenz) |
Online-Sitzungen per Zoom (Zugangsdaten siehe ILIAS IFM 3.1 CB (PO23, 3. Semester)). Sie können hierzu den Raum J101 (siehe Stundenplan) nutzen.
::: ::: {.tab title="IFM 5.21 CB (PO18, 5. Semester)"}
| Vorlesung (2 SWS) | Praktikum (2 SWS) |
|---|---|
| Mi, 08:00 - 09:30 Uhr (online) | S5, G1: Mi, 09:30 - 11:00 Uhr (online) |
| (Carsten: Flipped Classroom, BC: Vorlesung) | S5, G2: Mi, 09:30 - 11:00 Uhr (online) |
| S5, G3: Mi, 09:30 - 11:00 Uhr (online) | |
| (Carsten: online, BC: online) |
Online-Sitzungen per Zoom (Zugangsdaten siehe IFM 5.21 CB (PO18, 5. Semester)). Sie können hierzu den Raum J101 (siehe Stundenplan) nutzen.
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:::::: {.tabs groupid="modul-po"} ::: {.tab title="IFM 3.1 CB (PO23, 3. Semester)"}
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Das letzte Praktikum von Gruppe 2 (am Fr, 24.01.2025) findet eine Stunde später statt als sonst: 15:00 - 16:30 Uhr.
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Bitte beachten Sie die Aktualisierung von B01.
Die bisherigen Aufgaben 5 und 6 kamen versehentlich doppelt vor. Dies wurde korrigiert, d.h. es gibt jetzt eine Aufgabe weniger und Aufgabe 2 hat einen dritten Punkt neu dazu bekommen.
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Bitte bearbeiten Sie die Aufgaben in 3er Teams.
Es ist empfehlenswert, wenn alle Personen im Team in der selben Stundenplangruppe (Praktikumsgruppe) sind. Sie können aber auch Teams über verschiedene Gruppen hinweg bilden. Geben Sie individuell im ILIAS ab und stellen Sie die Lösung dann individuell in Ihrer jeweiligen Praktikumsgruppe vor.
Sie können Ihre Teams jederzeit selbstständig im Semester ändern/wechseln.
Achtung: Den Vortrag zu B07 müssen Sie aber gemeinsam als Team halten. Wenn Ihre Teammitglieder aus verschiedenen Stundenplangruppen kommen sollten, findet der Vortrag in der Gruppe statt, aus der die meisten der Teammitglieder kommen. Bitte beachten Sie das bei der Teamwahl!
Das Abgabeverfahren im ILIAS wurde deutlich vereinfacht: Jede Person gibt für jedes Blatt individuell direkt im ILIAS an, welche Aufgaben das Team bearbeitet hat (also keine Teambildung und keine Textdatei mehr im ILIAS).
Bitte darauf achten, dass Sie das die angegebenen Aufgaben auch vorstellen können müssen! Achten Sie bitte auch auf die mind. 60% für das Testat.
Sie gehen einfach in das Praktikum, welches Ihrer Stundenplangruppe zugeordnet ist und stellen dort individuell die Lösungen Ihres Teams vor.
Den Vortrag zu B07 (letzte VL-Woche) halten Sie dann in die Praktikumsgruppe, in der die meisten Teammitglieder sind. Bitte prüfen Sie, ob das für Sie passt (vom Stundenplan her möglich ist) und wählen Sie ggf. ein anderes Team. Wir werden rechtzeitig eine entsprechende Planung organisieren. Einige Vorträge werden wir aber auch im Vorlesungsslot machen müssen, d.h. hier besteht bei Bedarf eine Ausweichmöglichkeit.
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Hier finden Sie einen abonnierbaren Google Kalender IFM 3.1 CB (PO23, 3. Semester) mit allen Terminen der Veranstaltung zum Einbinden in Ihre Kalender-App.
Abgabe der Übungsblätter jeweils Montag bis 09:00 Uhr im ILIAS. Vorstellung der Lösung im jeweiligen Praktikum in der Abgabewoche.
| Monat | Woche | Vorlesung | Lead | Abgabe Aufgabenblatt | Vorstellung Praktikum |
|---|---|---|---|---|---|
| Oktober | 41 | 09.: Orga (Zoom); Überblick, Sprachen, Anwendungen | Carsten, BC | ||
| 42 | 16.: Reguläre Sprachen | BC | |||
| 43 | 23.: CFG | BC | 21.: B01 Reguläre Sprachen | 21. / 22. / 25. (BC, Präsenz) | |
| 44 | 29.: 18:00 - 19:30 Uhr (online): Edmonton I: ANTLR + Live-Coding | Edmonton | |||
| 44 | 30.: Lexer mit ANTLR, Parser mit ANTLR | Carsten | |||
| November | 45 | 06.: Dienstbesprechung | 04.: B02 CFG | 04. / 05. / 08. (BC, Präsenz) | |
| 46 | 13.: Überblick Symboltabellen, Symboltabellen: Scopes, Symboltabellen: Funktionen, Symboltabellen: Klassen | Carsten | 11.: B03 ANTLR | 11. / 12. / 15. (Carsten, online) | |
| 47 | 20.: [09:45 - 10:30 Uhr, 10:45 - 11:30 Uhr (B40): Parcoursprüfung: Station 1 ILIAS (Grammar, Lexing, Parsing), siehe Ankündigung]{.alert} | 18.: B04 Semantische Analyse | 18. / 19. / 22. (Carsten, online) | ||
| 48 | 26.: 18:00 - 19:30 Uhr (online): Edmonton II: Vorträge Mindener Projekte | Minden | |||
| 48 | 27.: Überblick Zwischencode, Überblick Backend (LLVM) | BC, Carsten | |||
| Dezember | 49 | 03.: 18:00 - 19:30 Uhr (online): Edmonton III: Vorträge Edmontoner Projekte | Edmonton | ||
| 49 | 04.: AST-basierte Interpreter 1, AST-basierte Interpreter 2 | Carsten | |||
| 50 | 11.: C++ I: Basics, Pointer & Referenzen, Klassen, Big 3 | Carsten | 09.: B05 Interpreter | 09. / 10. / 13. (Carsten, online) | |
| 51 | 18.: Projektwoche Semester 1+3 | ||||
| 52 | 25.: Weihnachtspause | ||||
| Januar | 01 | 01.: Weihnachtspause | |||
| 02 | 08.: C++ II: Operatoren, Vererbung & Polymorphie, Templates | Carsten | 06.: B06 C++ | 06. / 07. / 10. (Carsten, online) | |
| 03 | 15.: Freies Arbeiten/Puffer | ||||
| 04 | 22.: [Parcoursprüfung: Station 2 B07 (VL- und Praktika-Slots, siehe Ankündigung)]{.alert} | Carsten, BC | 20.: B07 Mini-Projekt | 20. / 21. / 24. (15:00-16:30) (Carsten/BC, online) | |
| (Prüfungsphase I) | Keine separate Prüfung | ||||
| (Prüfungsphase II) | [Parcoursprüfung: Do, 27. Mar 2025, 08-18 Uhr, mdl. Prüfung (alle Themen)]{.alert} (je Prüfung ca. 45', Vergabe ca. 2 Wochen vorher) |
::: ::: {.tab title="IFM 5.21 CB (PO18, 5. Semester)"}
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Das Praktikum zur Vorstellung von Blatt 01 musste aus gesundheitlichen Gründen um eine Woche verschoben werden.
Neuer Termin für die Vorstellung von Blatt 01: Mi, 30.10., 16:00 - 17:30 Uhr.
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Bitte beachten Sie die Aktualisierung von B01.
Die bisherigen Aufgaben 5 und 6 kamen versehentlich doppelt vor. Dies wurde korrigiert, d.h. es gibt jetzt eine Aufgabe weniger und Aufgabe 2 hat einen dritten Punkt neu dazu bekommen.
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Bitte bearbeiten Sie die Aufgaben in 3er Teams.
Es ist empfehlenswert, wenn alle Personen im Team in der selben Stundenplangruppe (Praktikumsgruppe) sind. Sie können aber auch Teams über verschiedene Gruppen hinweg bilden. Geben Sie individuell im ILIAS ab und stellen Sie die Lösung dann individuell in Ihrer jeweiligen Praktikumsgruppe vor.
Sie können Ihre Teams jederzeit selbstständig im Semester ändern/wechseln.
Achtung: Den Vortrag zu B07x müssen Sie (wie auch den Vortrag zu B04x) aber gemeinsam als Team halten. Wenn Ihre Teammitglieder aus verschiedenen Stundenplangruppen kommen sollten, findet der Vortrag in der Gruppe statt, aus der die meisten der Teammitglieder kommen. Bitte beachten Sie das bei der Teamwahl!
Das Abgabeverfahren im ILIAS wurde deutlich vereinfacht: Jede Person gibt für jedes Blatt individuell direkt im ILIAS an, welche Aufgaben das Team bearbeitet hat (also keine Teambildung und keine Textdatei mehr im ILIAS).
Bitte darauf achten, dass Sie das die angegebenen Aufgaben auch vorstellen können müssen! Achten Sie bitte auch auf die mind. 60% für das Testat.
Sie gehen einfach in das Praktikum, welches Ihrer Stundenplangruppe zugeordnet ist und stellen dort individuell die Lösungen Ihres Teams vor.
Den Vortrag zu B07x (letzte VL-Woche) halten Sie dann in die Praktikumsgruppe, in der die meisten Teammitglieder sind. Bitte prüfen Sie, ob das für Sie passt (vom Stundenplan her möglich ist) und wählen Sie ggf. ein anderes Team. Wir werden rechtzeitig eine entsprechende Planung organisieren. Einige Vorträge werden wir aber auch im Vorlesungsslot machen müssen, d.h. hier besteht bei Bedarf eine Ausweichmöglichkeit.
{{% /expand %}}{=markdown}
{{% /notice %}}{=markdown}
Hier finden Sie einen abonnierbaren Google Kalender IFM 5.21 CB (PO18, 5. Semester) mit allen Terminen der Veranstaltung zum Einbinden in Ihre Kalender-App.
Abgabe der Übungsblätter jeweils Mittwoch bis 09:00 Uhr im ILIAS. Vorstellung der Lösung im jeweiligen Praktikum in der Abgabewoche.
| Monat | Tag | Vorlesung | Lead | Abgabe Aufgabenblatt & Vorstellung Praktikum |
|---|---|---|---|---|
| Oktober | 09. | Orga (Zoom); Überblick, Sprachen, Anwendungen | Carsten, BC | |
| 16. | Reguläre Sprachen | BC | ||
| 23. | CFG | BC | ||
| 29. | 18:00 - 19:30 Uhr (online): Edmonton I: ANTLR + Live-Coding | Edmonton | ||
| 30. | Lexer mit ANTLR, Parser mit ANTLR | Carsten | 16:00 Uhr: B01 Reguläre Sprachen (BC, online) | |
| November | 06. | Dienstbesprechung | B02 CFG (BC, online) | |
| 13. | Überblick Symboltabellen, Symboltabellen: Scopes, Symboltabellen: Funktionen, Symboltabellen: Klassen | Carsten | B03 ANTLR (Carsten, online) | |
| 20. | [08:00 - 09:30 Uhr (online): Vortrag: Vorstellung der Lösung von B04x ("Generalprobe")]{.alert} | B04x Semantische Analyse (Abgabe) | ||
| 26. | [18:00 - 19:30 Uhr (online): Parcoursprüfung: Station 1 / Edmonton II: Vorträge Mindener Projekte: B04x]{.alert} | Minden (S5) | ||
| 27. | Überblick Zwischencode, Überblick Backend (LLVM) | BC, Carsten | ||
| Dezember | 03. | 18:00 - 19:30 Uhr (online): Edmonton III: Vorträge Edmontoner Projekte | Edmonton | |
| 04. | AST-basierte Interpreter 1, AST-basierte Interpreter 2 | Carsten | ||
| 11. | C++ I: Basics, Pointer & Referenzen, Klassen, Big 3 | Carsten | B05x Interpreter (Carsten, online) | |
| 18. | Projektwoche Semester 1+3 | |||
| 25. | Weihnachtspause | |||
| Januar | 01. | Weihnachtspause | ||
| 08. | C++ II: Operatoren, Vererbung & Polymorphie, Templates | Carsten | B06x C++ und Pointer/Speicherverwaltung (Runtime in Java) (Carsten, online) | |
| 15. | Freies Arbeiten/Puffer | |||
| 22. | [Parcoursprüfung: Station 2 B07x (VL- und Praktika-Slots, siehe Ankündigung)]{.alert} | Carsten, BC | B07x Mini-Projekt (Carsten/BC, online) | |
| (Prüfungsphase I) | Keine separate Prüfung | |||
| (Prüfungsphase II) | [Parcoursprüfung: Do, 27. Mar 2025, 08-18 Uhr, mdl. Prüfung (alle Themen)]{.alert} (je Prüfung ca. 45', Vergabe ca. 2 Wochen vorher) |
::: ::::::
:::::::::::: {.tabs groupid="modul-po"} ::::::::: {.tab title="IFM 3.1 CB (PO23, 3. Semester)"}
Parcoursprüfung plus Testat, 5 ECTS (PO23)
-
Testat: Vergabe der Credit-Points
- Mindestens 4 der Übungsblätter B01, B02, B03, B04, B05 und B06 erfolgreich bearbeitet, und
- aktive Teilnahme an allen 3 Edmonton-Terminen.
("erfolgreich bearbeitet": Bearbeitung in 3er Teams, je mindestens 60% bearbeitet, fristgerechte Abgabe der Lösungen im ILIAS, Vorstellung der Lösungen im Praktikum)
:::::: {.tabs groupid="exams"} ::: {.tab title="Prüfung im ersten Zeitraum"}
-
Stationen:
- ILIAS-Test (einzeln, 20.11.)
- Vorstellung Mini-Projekt B07 (3er Teams, letzte VL-Woche)
Beide Stationen ergeben zu je 50% die Gesamtnote.
::: ::: {.tab title="Prüfung im zweiten Zeitraum"}
-
Stationen:
- Mündliche Prüfung (individuell, ca. 45 Minuten, zweiter Prüfungszeitraum)
Die Note der mündlichen Prüfung ergibt die Gesamtnote.
::: ::::::
::::::::: ::::::::: {.tab title="IFM 5.21 CB (PO18, 5. Semester)"}
Parcoursprüfung plus Testat, 5 ECTS (PO18)
-
Testat: Vergabe der Credit-Points
- Mindestens 4 der Übungsblätter B01, B02, B03, B04x, B05x und B06x erfolgreich bearbeitet, und
- aktive Teilnahme an allen 3 Edmonton-Terminen.
("erfolgreich bearbeitet": Bearbeitung in 3er Teams, je mindestens 60% bearbeitet, fristgerechte Abgabe der Lösungen im ILIAS, Vorstellung der Lösungen im Praktikum)
:::::: {.tabs groupid="exams"} ::: {.tab title="Prüfung im ersten Zeitraum"}
-
Stationen:
- Vortrag (3er Team, 20.11. zur Probe und 26.11. auf Edmonton II-Treffen in englischer Sprache): Vorstellung der Lösung von B04x
- Vorstellung Mini-Projekt B07x (3er Teams, letzte VL-Woche)
Beide Stationen ergeben zu je 50% die Gesamtnote.
::: ::: {.tab title="Prüfung im zweiten Zeitraum"}
-
Stationen:
- Mündliche Prüfung (individuell, ca. 45 Minuten, zweiter Prüfungszeitraum)
Die Note der mündlichen Prüfung ergibt die Gesamtnote.
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::::::::: ::::::::::::
- "Compilers: Principles, Techniques, and Tools". Aho, A. V. und Lam, M. S. und Sethi, R. und Ullman, J. D. and Bansal, S., Pearson India, 2023. ISBN 978-9-3570-5488-1. Online über die O'Reilly-Lernplattform.
- "Crafting Interpreters". Nystrom, R., Genever Benning, 2021. ISBN 978-0-9905829-3-9. Online.
- "The Definitive ANTLR 4 Reference". Parr, T., Pragmatic Bookshelf, 2014. ISBN 978-1-9343-5699-9. Online über die O'Reilly-Lernplattform.
- "Writing a C Compiler". Sandler, N., No Starch Press, 2024. ISBN 978-1-0981-8222-9. Online über die O'Reilly-Lernplattform.
Über das Projekt "We CAN virtuOWL" der Fachhochschule Bielefeld ist im Frühjahr 2021 eine Kooperation mit der University of Alberta (Edmonton/Alberta, Kanada) im Modul "Compilerbau" gestartet.
Wir freuen uns, auch in diesem Semester wieder drei gemeinsame Sitzungen für beide Hochschulen anbieten zu können. (Diese Termine werden in englischer Sprache durchgeführt.)
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Unless otherwise noted, this work is licensed under CC BY-SA 4.0. :::