LU-MOP-b14

Mašīnorientētā programmēšana (MOP)

LU DF bakalaura studiju kurss DatZ4017, meklēt eStudijās.

• Pasniedzējs: Leo Seļāvo (epasts: vards.uzvards @ gmail.com)

• Vēstkopa komunikācijai par kursa aktualitātēm, uzdevumiem, termiņiem un problēmām:
  • Google grupa lu-mop-b@googlegroups.com Lai pieteiktos, sekot http://groups.google.lv/group/lu-mop-b un pieslēgties ar savu google kontu, vai arī sūtīt epastu pasniedzējam.

Kursa mērķis

Kursa mērķis ir iepazīstināt ar zema līmeņa programmēšanu Asemblerā, ņemot ARM platformu kā konkrētu izstrādes mērķi. Asemblera instrukcijas ir aparatūrai tuvākās procesora izpildes komandas, līdz ar to kursā tiek stāstīts arī par to, kā darbojas procesors, 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 nopiens kurss ar būtisku slodzi. Piemēram, varat iepazīties ar to, ko iepriekšējie studenti rakstīja pēc šī kursa: MOP-m kursa atsauksmes 2013. Veiksmi šajā gadā.

Vērtējums

Gala vērtējums kursā veidosies no sekojošiem faktoriem:

• Dalība klasē, jautājumi, atbildes, diskusijas
• MK (1,2,3) = (6+6+13=25%)
• MD (1,2) = (15+20=35%)
• KD1 (20%)
• Eksāmens (20%)

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

Kalendārs

Datums, nedēļa	Kursa saturs	Uzdevumi
03.02.2014.	Ievads kursā. Kursa mērķi. Iegultās un mazo procesoru sistēmas. ARM arhitektūra. Mācību izstrādes vide.
10.02.2014.	Sešpadsmitnieku un citas skaitīšatas sistēmas datoriem. Pārveidojumi starp dažādām sistēmām, aritmētiskās darbības. Biti, baiti, vārdi, nibbles.
17.02.2014.	Skaitļu attēlošana papildkodā.	MK1 kontroldarbs
24.02.2014.	Procesora uzbūve. Operatīvā atmiņa. Procesora un atmiņas sadarbība. Adreses. Reģistri. Procesora režīmi.
03.03.2014.	Programmu izstrādes vide. "asm1" serveris praktiskajiem darbiem.	MK2 kontroldarbs
10.03.2014.	Komandu pieraksts, aritmētiskās un bitu operācijas.
17.03.2014.	Vadības maiņas komandas, testi, bitu operācijas.	Pasludināts MD1.
24.03.2014.	Adresācijas režīmi, darbs ar atmiņu.	MK3 kontroldarbs
31.03.2014.	Apakašprogrammu izsaukumi, saskarne ar "C".
07.04.2014.	Simboliskie dati, kodu tabulas.	MD1 termiņš. Uzdots MD2.
14.04.2014. - 21.04.2014.	Lieldienu brīvdienas
28.04.2014.	Izteiksmes un makro valoda. Iekļautais asemblers.	Pasludināts kursa projekts KP.
05.05.2014.	Brīvdiena, jo 4. maijs svetdienā. Lielais kontroldarbs KD1 (Tiešsaistē, pieejams no eStudijām, 6.05.2014. no 8:30 līdz 21:00)
12.05.2014.	Programmatūras izstrādē lietoto rīku darbības principi.	MD2 termiņš
19.05.2014.	Instrukciju izpildes laiki. Sistēmas sāknēšana, priviliģētās operācijas.	Termiņš eksāmena formas izvēlei KD/KP.
26.05.2014.	Kursa vielas pārskats.	KD1 noskaņto programmēšanas uzdevumu iesniegšanas termiņš
02.06.2014.		8:30 - 17:00 MK rakstīšana ar 50% vērtību. Saites eStudijās.
16.06.2014.	10:30 Eksāmens	Termiņš visiem iesniedzamajiem darbiem 23:59. Tai skaitā MD1 un MD2 ar 50% vertību.

Kontroldarbi

MK1

Skaitļu formāti un pārvediošana: 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 (apraksts).

MD2

Matricu reizināšana (apraksts).

KP

Kursa projekts.

Grafiskā bibliotēka.

KD1

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 *str, char *alpha, char *beta);

kas tai padotā patvaļīga garuma, ar 0x00 baitu noslēgtā virknē meklē burtus no "alpha" un "beta" virknēm. "alpha" un "beta arī ir noslēgti ar 0x00 baitu.

Virknes burtus funkcijai jāaizstāj sekojoši:

• tos, kas sastopami virknē "alpha", funkcijai jāaizstāj ar simbolu '0' (ASCII kods 48);
• tos, kas sastopami virknē "beta" bet ne virknē "alpha", jāaizstāj ar simbolu '1';
• 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)
• vārds
• uzvārds

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

Piemēram, programmas izsaukums ar šādām virknēm dod sekojošu rezultātu

$> kd1u3 Pirmais-kontroldarbs janis berzins
P01m000-ko0t1old0110

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 printf izsaukumu ar formāta virkni "%x\n") drukā visus "īpašos" naturālos skaitļus no 1 līdz N (sešciparu decimāls skaitlis), ieskaitot.

Par "īpašiem" sauc tos skaitļus, kuru heksadecimālajā pierakstā ciparu summa pāra pozīcijās ir vienāda ar ciparu summu nepāra pozīcijās. Piemēram, skaitlis "109A" ir īpašs, jo 1+9 == 0+A.

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

Parametri uzdevuma testēšanai - main() funkcijai ir 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.

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

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

~/kd1u4

KD2

9. KD2 programmēšanas uzdevums un iesniegšana

Termiņš: 16.jūnijs, līdz pusnaktij

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

Literatūra

Grāmatas un citi resursi

• ARM Architecture Reference Manual, (PDF), ARM DDI 0100I, ARM Limited, 2005.
• Intel R XScaleTM Microarchitecture Assembly Language Quick Reference Card ARM Instruction Set, Intel Corporation, 2001
• Intel XScale R Core Developer’s Manual, ON: 273473-002, Intel Corporation, 2004
• 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 (@Amazon)

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

• The “gas” manual

Pamācības

• Kā uzstādīt arm-linux-gnueabi-gcc un qemu-arm Ubuntu un Debian vidēs.
• Kā lietot atkļūmotāju gdb ar qemu emulātoru.

• GDB komandu īsais apraksts
• GDB rokasgrāmata

• GNU Make rokasgrāmata

Saites

• Noderīgas UNIX komandas
• Easy 6502 assembly tutorial

• The ARM Architecture - slaidi no Arm.
• ARM Architecture - Wikipedija

• Introduction to ARM at DaveSpace

• Linaro - Open source software for ARM SoCs.

Atziņas

• Teach yourself programming in 10 years by Peter Norvig