Leo: New page: {{LUDFKurss|Mašīnorientētā programmēšana|MOP|DatZ4017|2DAT4074}} * Pasniedzējs: Leo Seļāvo ''(epasts: vards.uzvards @ gmail.com)'' * Komunikācija ar pasniedzēju iespējama gan ...

2018-09-03T18:39:46Z

New page: {{LUDFKurss|Mašīnorientētā programmēšana|MOP|DatZ4017|2DAT4074}} * Pasniedzējs: Leo Seļāvo ''(epasts: vards.uzvards @ gmail.com)'' * Komunikācija ar pasniedzēju iespējama gan ...

New page

{{LUDFKurss|Mašīnorientētā programmēšana|MOP|DatZ4017|2DAT4074}}

* Pasniedzējs: Leo Seļāvo ''(epasts: vards.uzvards @ gmail.com)''
* Komunikācija ar pasniedzēju iespējama gan kursa forumā, gan pa epastu, vai arī iepriekš sarunājot, klātienē.



===Kursa mērķis===
Kursa mērķis ir iepazīstināt ar zema līmeņa programmēšanu Asemblerā,
lietojot ARM platformu kā konkrētu izstrādes mērķa vidi.
Asemblera instrukcijas ir aparatūrai tuvākās procesora izpildes komandas,
līdz ar to kursā tiek stāstīts arī par to, kā darbojas procesors un cita aparatūra,
kādi ir tā resursi, un kā to ietekmēt ar Asemblera programmām.
Tiek apskatīts arī kā veidot saskarni starp Asembleru un augstāka līmeņa programmām, tai skaitā C.

Šis ir nopietns kurss ar būtisku slodzi.
Piemēram, varat iepazīties ar to, kā iepriekšējie studenti vērtējuši šo kursu: [[MOP-m kursa atsauksmes 2013]].
Veiksmi šajā gadā.

===Vērtējums===
Gala vērtējums kursā veidosies no sekojošiem faktoriem:
* Dalība kursā: jautājumi, atbildes, un diskusijas, tai skaitā kursa komunikācijas vietnē.
* 15% - mazie kontroldarbi (MK: 1+3+3+8)
* 35% - mājas darbi (MD: 15+20)
* 25% - semestra vidus kontroldarbs (KD1)
* 25% - eksāmens (EX). Eksāmena forma: kursa projekts vai rakstisks.

Lai saņemtu sekmīgu vērtējumu kursā, jāsavāc vismaz 40% kopā par visiem kursa darbiem, un jānoliek eksāmens ar vērtējumu vismaz 40%. Tātad, ar eksāmenu vien nepietiek, jāpilda arī citi darbi.

[[Akadēmiskā goda sistēma]] - noteikumi, kuriem jums kā studentiem jāpiekrīt lai varētu sekmīgi piedalīties šajā kursā.

= Kalendārs =

{| border=1 cellspacing=0 cellpadding=4
|-
! Datums, nedēļa
! Kursa saturs
! Uzdevumi
|-
|
==== 05.02.2018.====
|
Ievads kursā (lekcija). Kursa prasības un uzdevumi. ([http://estudijas.lu.lv/mod/resource/view.php?id=237516 Slaidi])
|

|-
|

==== 12.02.2018.====
|

Iegultās un mazo procesoru sistēmas. ARM arhitektūra.
Mācību izstrādes vide. ([http://estudijas.lu.lv/pluginfile.php/227436/mod_resource/content/3/Lekcijas/mop05_env.pdf Slaidi])

|
|-
|

==== 19.02.2018.====
|
* Sešpadsmitnieku un citas skaitīšatas sistēmas datoriem.
([http://estudijas.lu.lv/mod/resource/view.php?id=238880 Slaidi])
Pārveidojumi starp dažādām sistēmām, aritmētiskās darbības. Biti, baiti, vārdi, nibbles.

* Skaitļu attēlošana papildkodā.
([http://estudijas.lu.lv/mod/resource/view.php?id=239717 Slaidi])

|
'''MD0 termiņš'''
|-
|

==== 26.02.2018.====
|
Procesora uzbūve. Operatīvā atmiņa. Procesora un atmiņas sadarbība. Adreses. Reģistri. Procesora režīmi.

Programmu izstrādes vide.
Serveris praktiskajiem darbiem ("asm1").

|
Mazais kontroldarbs [[#MK1 | MK1]] un [[#MK2 | MK2]] (nav notikuši).
|-
|

==== 05.03.2018.====
|
Programmu izstrādes vide un darba plūsma.
|
|-
|

==== 12.03.2018.====
|
Komandu pieraksts, aritmētiskās un bitu operācijas.
[https://youtu.be/esNPGVJMyo8 (video)]
|
* Pasludināts [[#MD1 | MD1]].
|-
|

==== 19.03.2018.====
|
Vadības maiņas komandas, testi, bitu operācijas.
[https://youtu.be/oXG2kp0C8cQ (video)]
|
* Pasludināts [[#MD2 | MD2]].
|-
|

==== 26.03.2018. - 02.04.2018.====
|
''Lieldienu brīvdienas''
|
|-
|

==== 09.04.2018.====
|
Adresācijas režīmi, darbs ar atmiņu.
[https://youtu.be/4RcHKopHNlA (video)]
|
* Termiņš [[#MD1 | MD1]] 23:59.59


|-
|

==== 16.04.2018.====
|
Apakšprogrammu izsaukumi, saskarne ar "C".
[https://youtu.be/KwV2UBhwpP8 (video)]

|
* Lielais '''kontroldarbs''' [[#KD1 | KD1]] pārcelts uz nākamo nedēļu servera piekļuves problēmu dēļ nedēļas nogalē.



|-
|

==== 23.04.2018.====
|
Simboliskie dati, kodu tabulas.
[https://youtu.be/H7aR5OGNBEM (video)]
|
* '''Lielais kontroldarbs''' [[#KD1 | KD1]]. Saite pieejama eStudijās.

* Termiņš [[#MD2 | MD2]] 23:59

|-
|

==== 07.05.2018.====
|
Izteiksmes un makro valoda.
[https://youtu.be/hW7WQ9dtXzI (video)]

|
* Pasludināts kursa projekts [[#KP | KP]].
|-
|

==== 14.05.2018.====
|
Iekļautais asemblers.

Programmatūras izstrādē lietoto rīku darbības principi.

|
'''[[#KD1 | KD1]]'''
noskaņto programmēšanas uzdevumu iesniegšanas '''termiņš''' līdz 23:59.
|-
|

==== 21.05.2018.====
|
Koda optimizācijas.

Instrukciju izpildes laiki.

Sistēmas sāknēšana, priviliģētās operācijas.
|
|-
|

==== 28.05.2018.====
|

Kursa vielas pārskats.
|
* '''Termiņš''' eksāmena formas izvēlei KD/KP (23:59)

* '''Termiņš''' visiem iesniedzamajiem darbiem izņemot KP (23:59)
|-
|

====21.06.2018.====
|
10:00 '''Eksāmens - Kontroldarbs KD2'''
|



|-
|

==== 21.06.2018.====
|
10:00 '''Eksāmens - termiņš kursa projektam'''
|



 
|-
|}

=Pārbaudījumi=

Tipiskas kļūdas pārbaudījumos:
* Ja prasīts izvadīt tikai rezultātu, tad TIKAI rezultātu. Piemēram "17" nevis "summa=17".
* Uzdevumu iesniedzamo direktoriju vārdi ir "case sensitive". Piemēram, ja prasība ir "md1", tad "MD1" tiks ignorēta.

===MK1===
Skaitļu formāti un pārveidošana: decimālā, heksadecimālā, oktālā, binārā.

===MK2===
Skaitļi ar zīmi, divnieka papildkodā, to pārveidošana.

===MK3===
Asemblera pirmkoda lasīšana un izpratne. Sekot neliela koda fragmentam un noteikt reģistru vērtības pēc tā izpildes.


==MD1==
Aritmētiskās progresijas summa [[LU-MOP-MD1 | (apraksts)]].

==MD2==
Matricu reizināšana [[LU-MOP-MD2 | (apraksts)]].

==KD1==

Isumā, KD1 paredzami jautājumi un jūsu atbildes, kā arī programmēšanas daļa 1-2 nelieliem uzdevumiem.

'''Sīkāki komentāri:'''

Kontroldarba tēmas ir visas lekcijas līdz kontroldarba datumam.

Kontroldarbā paredzami uzdevumi, kas balstīsies gan uz koda izpratni, gan arī programmu rakstīšana asemblerā.

Piemērs kontroldarbam varētu būt sekojošs:

# Dots pirmkoda listings ar datu definīcijām. Uzrakstīt, kādās adresēs kādi dati atradīsies. Jāsaprot gan direktīvas pirmkoda izlīdzināšanai, gan datu tipi, tai skaitā simboliskie, piemēram, ascii un asciz, short, word, un tamlīdzīgi.
# Dots pirmkods asemblerā (apmēram 8-15 rindiņas) un dažu reģistru saturs. Izsekot programmai un uzrakstīt kāds būs reģistru saturs pēc programmas izpildes. Jums jāatpazīst līdz šim apskatītās instrukcijas, tai skaitā MOV varianti, aritmētiskās, vadības kontroles (piem. BX), steka operāciju instrukcijas (piem. LDMFD), un parējās par ko runāts slaidos un video materiālā. Katram studentam uzdevums atšķirsies.
# Uzrakstīt no C izsaucamu asemblera funkciju, kas apstrādā tai padotos datus īpašā veidā.
# Uzrakstīt specifisku funkcijas kodu asemblerā kas lietojot "printf" izsaukumu (saskarne ar C, kā lekcijās) izvada tās rezultātu.

Komentāri par 3. un 4.: Kontroldarba laikā netiek sagaidīts, ka jūs pilnībā uzrakstīsiet šo kodu. Tā vietā tiek sagaidīts, ka jūsu rakstītais kods parādīs, ka jums ir skaidrs plāns kā rakstīt šādas programmas, un kā rakstīt saturīgu kodu asemblerā. Savukārt, pēc kontroldarba tiks dots laiks (vismaz nedēļa) lai šīs programmas uzrakstītu līdz galam, un noskaņotu. Tad tās tiek iesniegtas un vērtētas tā pat kā mājas darbi. Termiņi jau ir kursa wiki kalendārī.

Asemblera iemaņas 3. un 4. uzdevumiem nepārsniegs kursā apskatītās tēmas. Cerams, ka mājas darbu pildīšanas laikā būsiet guvuši vērtīgu pieredzi. Bez tās gan būs pagrūti.

Kontroldarba laikā nav aizliegts lietot literatūru. Savukārt, datoru lietot nav atļauts. Šeit es paļaujos uz jūsu goda prātu, kā arī uz [[Akadēmiskā_goda_sistēma | Akadēmiskā goda sistēmu]].

Kontroldarba izpildei paredzētas 90 minūtes, tā pat kā lekcijas garums LU DF (2x45min).

===Pirmā kontroldarba rezultātu uzlabošanas iespēja===

KD1 bija divi programmēšanas uzdevumi (3. un 4.). Jums iespēja uzlabot savu rezultātu par šiem uzdevumiem iesniedzot tos elektroniski, līdzīgi kā MD1.

====3. uzdevums====
Uzrakstīt no “C” izsaucamu ARM asemblera funkciju,

int replace(char *T, char *S0, char *S1);

kas tai padotā simbolu virknē T (patvaļīga garuma, noslēgta ar 0x00 baitu) meklē burtus no parametra "S0" un tos aizstāj T virknē ar simbolu no parametra "S1" (S0 un S1 arī ir simbolu virknes). Aizstāšana ir atkarīga no simbolu pozīcijas S0 un S1 virknēs: ja atrasts n-tais simbols no S0, tas jāaizstāj ar n-to simbolu no S1. Arī S0 un S1 ir noslēgtas ar 0x00 baitu. Funkcija vienmēr atgriež 0.

Piemēram: prog3("ELITE", "IELA","1374") izmainīs pirmo virkni uz "371T3". Pārējos simbolus jāatstāj neskartus.

Funkcija testējama izsaucot to no C valodā rakstītas funkcijas main().

Parametri uzdevuma testēšanai, tātad main() funkcijai, ir trīs simbolu virknes bez tukšumiem un pēdiņām:
* apstrādājamā virkne (bez tukšumiem)
* meklējamo simbolu virkne
* aizvietotāju simbolu virkne

Programmai main() jāizdrukā apstrādātā simbolu virkne (un nekas cits).

Piemēram, programmas izsaukums ar šādām virknēm dod sekojošu rezultātu
$> kd1u3 ELITE IELA 1374
371T3

Asemblera funkcijas nosaukums un specifikācija tieši tā, kā augstāk minēts.

Risinājumu failus '''kd1u3.s, kd1u3.h '''un''' kd1u3_main.c''' iesniegt direktorijā
~/kd1u3

==== 4. uzdevums ====
Uzrakstīt no “C” izsaucamu ARM asemblera funkciju

int list_special(unsigned int N);

kas, lietojot C bibliotēkas funkcijas <code>printf()</code> izsaukumu
ar formāta virkni <code>"%x\n"</code> (formāts norāda heksadecimāla skaitļa izvadu),
drukā visus "īpašos" naturālos skaitļus no 1 līdz N.

Par "īpašiem" sauc tos skaitļus, kuru heksadecimālajā pierakstā ar S cipariem kreiso int(S/2) ciparu summa ir vienāda ar ciparu summu labējiem int(S/2) cipariem. Skaidrībai, visi vien-cipara skaitļi ir īpaši.

Piemēram, skaitlis <code>"1A65"</code> ir īpašs.

Funkcija testējama izsaucot to no C valodā rakstītas funkcijas main().

Parametri uzdevuma testēšanai - main() funkcijai ir decimāls skaitlis N (kā simbolu virkne).
Programmai jāizdrukā atrastie skaitļi līdz N, katrs savā rindā, un nekas cits.
Tos drukā jūsu asemblera programma, izmantojot printf() saskaņā ar uzdevuma nosacījumiem.
Pati main() funkcija neko neizdrukā, bet atgriež 0.

Funkcija list_special vienmēr atgriež 0.

Asemblera funkcijas nosaukums un specifikācija tieši tā, kā augstāk minēts.

Risinājumu failus '''kd1u4.s, kd1u4.h '''un''' kd1u4_main.c''' iesniegt direktorijā
~/kd1u4


==KD2==

Jautājumi un atbildes, kā arī programmēšanas daļa nelielam uzdevumam.


==== 9. KD2 programmēšanas uzdevums un iesniegšana ====

Uzrakstīt no “C” izsaucamu ARM asemblera funkciju

int erase_if_found(char *str, char *set)

kas saņem divas ar 0x00 baitu noslēgtas virknes un dara sekojošo.
Tā meklē pirmajā virknē ''str'' simbolus no otrās virknes ''set'' (izņemot noslēdzošo nulles-baitu, protams) un katru atrasto no ''str'' izdzēš, pārvietojot atlikušos simbolus pa kreisi. Funkcijas atgriešanās vērtība ir nodzēsto baitu skaits. Piemēram, ja ''str'' ir "eksaamens nr. 1" un ''set'' ir "rms", tad str tiek pārtaisīts par "ekaaen n. 1" un atgriešanās vērtība ir 4.

Parametri uzdevuma testēšanai - main() funkcijai ir divas simbolu virknes bez tukšumiem tajās.
Pirmā ir "str" un otrā ir "set" parametri.
Programmai main() jāizdrukā apstrādātā simbolu virkne. Nodzēsto simbolu skaits nav jāizdrukā.

Asemblera funkcijas nosaukums un specifikācija tieši tā, kā augstāk minēts.

Risinājumu failus '''kd2u9.s, kd2u9.h '''un''' kd2u9_main.c''' iesniegt direktorijā
~/kd2u9



==KP==

Kursa projekts.

[[LU-MOP-KP | Grafiskā bibliotēka]].

= Literatūra =

Grāmatas un citi resursi
* [http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.ddi0100i/index.html ARM Architecture Reference Manual], [http://www.altera.com/literature/third-party/archives/ddi0100e_arm_arm.pdf (PDF)], ARM DDI 0100I, ARM Limited, 2005.
* ARM DeveloperSuite Assembler Guide: [http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0068b/index.html (web)], [http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.dui0068b/DUI0068.pdf (pdf)].
* Intel R XScaleTM Microarchitecture Assembly Language Quick Reference Card ARM Instruction Set, Intel Corporation, 2001
* Intel R IXP42X Product Line of Network Processors and IXC1100 Control Plane Processor Developer’s Manual, ON: 252480-006US, Intel Corporation, 2006

* Patterson and Hennessy, Computer Organization and Design, 4th Edition ([http://www.amazon.com/Computer-Organization-Design-Fourth-Architecture/dp/0123744938 @Amazon])

* "Building Embedded Linux Systems" O'Reilly Media, 2008, ISBN 0596529686

* [http://sourceware.org/binutils/docs/as/index.html The “gas” manual]

* Intel XScale R Core Developer’s Manual, ON: 273473-002, Intel Corporation, 2004
** A.2.1.2—bilde ar procesora instrukciju izpildes “cauruli” un tuvumā esošie teksti, par to, kā pa to virzās instrukcijas;
** 10.4—par to, cik ātri izpildās instrukcijas, piemēram, reizināšana;
** 5—par to, kā strādā zarošanās paredzēšanas mehānisms;
** 4 un 6—ļoti virspusēji, par to, ka cache atmiņa pastāv un noder, un ir atsevišķa gan instrukcijām, gan datiem;
** A.3–A.5—paanalizējām Intel-a ieteiktās optimizācijas.

= Pamācības =

* Kā uzstādīt [[arm-linux-gnueabi-gcc un qemu-arm]] Ubuntu un Debian vidēs.
* Kā lietot atkļūmotāju [[GDB ar QUEMU | gdb ar qemu]] emulātoru.

* [http://web.cecs.pdx.edu/~jrb/cs201/lectures/handouts/gdbcomm.txt GDB komandu īsais apraksts]
* [http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/ GDB rokasgrāmata]

* [http://www.bravegnu.org/gnu-eprog/ Embedded Programming using the GNU Toolchain]

* [https://www.gnu.org/software/make/manual/ GNU Make rokasgrāmata]

= Saites =

* [http://selavo.lv/wiki/index.php/Linux_komandas Noderīgas Linux komandas]
* [http://skilldrick.github.com/easy6502/ Easy 6502] assembly tutorial

* [http://www.arm.com/files/pdf/ARM_Arch_A8.pdf The ARM Architecture] - slaidi no Arm.
* [http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture ARM Architecture] - Wikipedija

* [http://www.davespace.co.uk/arm/introduction-to-arm/index.html Introduction to ARM] at DaveSpace

* [http://www.linaro.org/ Linaro] - Open source software for ARM SoCs.

= Dažādi =

* [https://en.wikipedia.org/wiki/Pentium_F00F_bug Pentium FOOF bug]: main = 0xc8c70ff0;

= Atziņas =
* [http://norvig.com/21-days.html Teach yourself programming in 10 years] by Peter Norvig

LU-MOP-b18 - Revision history

Leo: New page: {{LUDFKurss|Mašīnorientētā programmēšana|MOP|DatZ4017|2DAT4074}} * Pasniedzējs: Leo Seļāvo ''(epasts: vards.uzvards @ gmail.com)'' * Komunikācija ar pasniedzēju iespējama gan ...