LU-MOP-b19

From DiLab
Revision as of 10:41, 3 December 2019 by Leo (talk | contribs)
Jump to: navigation, search

Īsceļi: Kalendārs | Pārbaudījumi | MD | KD | Projekts | Literatūra | Pamācības Šodiena... (ja ir lekcija)

Mašīnorientētā programmēšana (MOP)

LU DF bakalaura studiju kurss DatZ4017, meklēt eStudijās.


  • 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

Datums, nedēļa Kursa saturs Uzdevumi

04.02.2019.

Ievads kursā (lekcija). Kursa prasības un uzdevumi. (Slaidi)

11.02.2019.

Iegultās un mazo procesoru sistēmas. ARM arhitektūra. Mācību izstrādes vide. (Slaidi)

18.02.2019.
  • Sešpadsmitnieku un citas skaitīšatas sistēmas datoriem.

(Slaidi) Pārveidojumi starp dažādām sistēmām, aritmētiskās darbības. Biti, baiti, vārdi, nibbles.

  • Skaitļu attēlošana papildkodā.

(Slaidi)

25.02.2019.

Procesora uzbūve. Operatīvā atmiņa. Procesora un atmiņas sadarbība. Adreses. Reģistri. Procesora režīmi.

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

  • Mazais kontroldarbs MK2
  • Pasludināts MD1.

04.03.2019.

Programmu izstrādes vide un darba plūsma.

11.03.2019.

Komandu pieraksts, aritmētiskās un bitu operācijas. (video)

18.03.2019.

Vadības maiņas komandas, testi, bitu operācijas. (video)

25.03.2019.

Adresācijas režīmi, darbs ar atmiņu. (video)

  • Mazais kontroldarbs MK3
  • Termiņš MD1 23:59.59

01.04.2019.

Apakšprogrammu izsaukumi, saskarne ar "C". (video)

08.04.2019.

Simboliskie dati, kodu tabulas. (video)

  • Lielais kontroldarbs KD1.
    • Kontroldarbs KD1 būs pieejams tiešsaistē, e-studijās, zemāk sadaļā "Pārbaudījumi" 8.aprīlī 2019.g. no 18:30 līdz 22:30.
    • Saite pieejama eStudijās.
    • Kontroldarbu uzsākot jums būs dotas 90 minūtes laika. Kontroldarbu varēs veikt tikai vienu reizi. Tāpēc nodrošiniet sevi ar laiku un vietu kur jūs neviens netraucēs. Uzdevumi paredzami kā atbildes uz jautājumiem, gan arī kā programmēšanas uzdevumi.
    • Noskaņotiem KD programmēšanas uzdevumu risinājumiem termiņš serverī: ceturtdiena, 11.04.2019 23:59.

15.04.2019. - 22.04.2019.

Lieldienu brīvdienas

29.04.2019.

Izteiksmes un makro valoda. (video)

  • Pasludināts kursa projekts KP.

06.05.2019.

Pārceltā brīvdiena. Lekciju nav.

13.05.2019.

Iekļautais asemblers. Programmatūras izstrādē lietoto rīku darbības principi. Koda optimizācijas.

20.05.2019.

Instrukciju izpildes laiki.

  • Intel XScale R Core Developer’s Manual
    • A.2.1.2 — bilde ar procesora instrukciju izpildes “cauruli” un tuvumā esošie teksti, par to, kā pa to virzās instrukcijas;
    • 10.4 — cik ātri izpildās instrukcijas, piemēram, reizināšana;
    • 5 — kā strādā zarošanās paredzēšanas mehānisms;
    • 4 un 6 — cache atmiņa pastāv un noder, un ir atsevišķa gan instrukcijām, gan datiem;
    • A.3–A.5 — paanalizējam Intel-a ieteiktās optimizācijas.
  • Termiņš eksāmena formas izvēlei KD/KP (23:59)

27.05.2019.

Sistēmas uz čipa (SoC)

  • Dokumentācija (datasheet), tipiskas sadaļas.
  • Atmiņas izklājums (memory map)
  • Komunikācijas protokoli: RS232, USB, SPI, I2C, 1-wire, CAN.
  • Perifērijs iekārtas: Taimeri, GPIO, USART
  • Watchdog taimeris
  • Sistēmas sāknēšana, priviliģētās operācijas.

Kursa vielas pārskats.

  • Termiņš visiem iesniedzamajiem darbiem izņemot KP (23:59)

03.06.2019.

10:30 Eksāmens - Kontroldarbs KD2

10:30 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.
  • Programmu izpilde jātestē uz kursa servera. Pat, ja programma iet uz jūsu datora bet neiet uz servera, tā netiks ieskaitīta.


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.

MD

MD0

  1. Pieslēgties kursa serverim.
  2. Savā mājas direktorijā izveidot direktoriju md0
  3. Direktorijā md0 izveidot teksta failu out.txt kurā ierakstīts teksts "aRM" bez pēdiņām.

MD1

Aritmētiskās progresijas summa (apraksts).

MD2

Matricu reizināšana (apraksts).

KD

KD1

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

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 printf() izsaukumu ar formāta virkni "%x\n" (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 "1A65" 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.

Grafiskā bibliotēka.

Literatūra

Grāmatas un citi resursi

  • ARM Architecture Reference Manual, (PDF), ARM DDI 0100I, ARM Limited, 2005.
  • ARM DeveloperSuite Assembler Guide: (web), (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 (@Amazon)
  • "Building Embedded Linux Systems" O'Reilly Media, 2008, ISBN 0596529686


Pamācības

Saites

  • Linaro - Open source software for ARM SoCs.

Dažādi

Atziņas

Retrieved from "http://andromeda.df.lu.lv/wiki/index.php?title=LU-MOP-b19&oldid=8360"