Leo: New page: {{LUDFKurss|Mašīnorientētā programmēšana|MOP|DatZ4017|2DAT4074}} * Pasniedzējs: Leo Seļāvo ''(epasts: vards.uzvards @ gmail.com)'' * Kurss notiek attālināti: lekcijas un darbu ...

2017-01-13T13:23:30Z

New page: {{LUDFKurss|Mašīnorientētā programmēšana|MOP|DatZ4017|2DAT4074}} * Pasniedzējs: Leo Seļāvo ''(epasts: vards.uzvards @ gmail.com)'' * Kurss notiek attālināti: lekcijas un darbu ...

New page

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

* Pasniedzējs: Leo Seļāvo ''(epasts: vards.uzvards @ gmail.com)''
* Kurss notiek attālināti: lekcijas un darbu apraksti pieejami tiešsaistē.
* Komunikācija ar pasniedzēju iespējama gan kursa formumā, gan pa epastu. Atsevišķos gadījumos iespējama arī videokonference. Klātienē ar jautājumiem un komentāriem iespējams vērsties pie Prof. Gunta Arnicāna.



===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 nopiens 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 kursa komunikācijas vietnē.
* 40% - mājas darbi (MD)
* 30% - vidussemestra kontroldarbs (KD)
* 30% - eksāmens (EX). Eksāmena forma: kursa projekts vai rakstisks.

Lai saņemtu sekmīgu vertējumu visā kursā, kopumā jānopelna vismaz 40%, kas rezultātā dod atzīmi 4. Tātad, ar eksāmenu vien nepietiek, japilda arī citi darbi. Citu ierobežojumu nav.

[[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
|-
|
==== 08.02.2016.====
|
Ievads kursā (lekcija). Kursa prasības un uzdevumi.
|
|-
|

==== 15.02.2016.====
|
Ievads kursā ([http://estudijas.lu.lv/mod/resource/view.php?id=237516 slaidi]). Kursa mērķi. Iegultās un mazo procesoru sistēmas. ARM arhitektūra. Mācību izstrādes vide.
|
Uzdots '''MD0 mājas darbs''', pieejams no e-studijām.
|-
|

==== 22.02.2016.====
|
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.
|
'''MD0 termiņš'''
|-
|

==== 29.02.2016.====
|
Skaitļu attēlošana papildkodā.
([http://estudijas.lu.lv/mod/resource/view.php?id=239717 slaidi])
|
|-
|

==== 07.03.2016.====
|
Procesora uzbūve. Operatīvā atmiņa. Procesora un atmiņas sadarbība. Adreses. Reģistri. Procesora režīmi.

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

==== 14.03.2016.====
|
Programmu izstrādes vide un darba plūsma.
|
|-
|

==== 21.03.2016. - 28.03.2016.====
|
''Lieldienu brīvdienas''
|
|-
|

==== 28.03.2016.====
|
Komandu pieraksts, aritmētiskās un bitu operācijas.
|
Pasludināts [[#MD1 | MD1]].
|-
|

==== 04.04.2016.====
|
Vadības maiņas komandas, testi, bitu operācijas.
|
|-
|

==== 11.04.2016.====
|
Adresācijas režīmi, darbs ar atmiņu.
|
* Termiņš [[#MD1 | MD1]] 23:59.59
* Pasludināts [[#MD2 | MD2]].
|-
|

==== 18.04.2016.====
|
Apakašprogrammu izsaukumi, saskarne ar "C".
|

|-
|

==== 25.04.2016.====
|
Simboliskie dati, kodu tabulas.
|
Lielais '''kontroldarbs''' [[#KD1 | KD1]]

Tiešsaistē, [http://estudijas.lu.lv/course/view.php?id=103 pieejams no eStudijām],
no 10:30 līdz 22:30. Kontroldarba ilgums 90 minūtes, tiks piefiksēts, bet jākontrolē pašiem.

|-
|

==== 02.05.2016.====
|
Izteiksmes un makro valoda.

|
* Termiņš [[#MD2 | MD2]] 23:59.59
* Pasludināts kursa projekts [[#KP | KP]].
|-
|

==== 09.05.2016.====
|
Iekļautais asemblers.

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

==== 16.05.2016.====
|
Programmatūras izstrādē lietoto rīku darbības principi.

Instrukciju izpildes laiki.

Sistēmas sāknēšana, priviliģētās operācijas.
|
|-
|

==== 23.05.2016.====
|

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

==== 06.06.2016.====
|
'''Eksāmens - Kontroldarbs KD2'''
|
Eksāmens būs pieejams tiešsaistē, e-studijās '''no 10:30 līdz 22:30'''.
 
|-
|

==== 13.06.2016.====
|
'''Eksāmens - termiņš kursa projektam'''
|
Termiņš visiem iesniedzamajiem darbiem 23:59.

Tai skaitā noskaņotam [[#KD2 | KD2 programmēšanas uzdevumam]].

 
|-
|}

=Pārbaudījumi=



==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]].

Kontroldarbs būs rakstāms e-studijās. Laiks tiks kontrolēts. 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 *str, char *alpha, char *beta);

kas tai padotā patvaļīga garuma, ar 0x00 baitu noslēgtā virknē "str" 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 virknē "str" ar simbolu '0' (ASCII kods 48);
* tos, kas sastopami virknē "beta" bet ne virknē "alpha", jāaizstāj virknē "str" ar simbolu '1';
* pārējos simbolus jāatstāj neskartus.
* funkcija vienmēr atgriež 0.


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 <code> printf </code> izsaukumu
ar formāta virkni <code>"%x\n"</code>)
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, heksadecimālais skaitlis "109a" ir īpašs, jo <code>1+9 == 0+a</code>.

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.

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 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 ([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]

= 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.

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

LU-MOP-b16 - Revision history

Leo: New page: {{LUDFKurss|Mašīnorientētā programmēšana|MOP|DatZ4017|2DAT4074}} * Pasniedzējs: Leo Seļāvo ''(epasts: vards.uzvards @ gmail.com)'' * Kurss notiek attālināti: lekcijas un darbu ...