LU-MOP-b

From DiLab
Jump to: navigation, search

Īsceļi: Kalendārs | Pārbaudījumi | MD | KD | Projekts | Literatūra | Pamācības

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 iepriekšējo gadu studenti vērtējuši šo kursu: MOP-m kursa atsauksmes. 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

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

Kalendārs

Datums, nedēļa Kursa saturs Uzdevumi

15.09.2021.

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

Uzstādiet Ubuntu vai citu Debian saimes Linux darba vidi uz sava datora, kurā strādāsiet pie kursa uzdevumiem. Kursā mēs izmantosim ARM kros-kompilācijas rīkus. Ubuntu operētājsistēmu Jūs varat darbināt kādā no sekojošiem veidiem:

  • tiešā veidā (native installation);
  • "Dual boot" režīmā, blakus jūsu ikdienas operētājsistēmai;
  • kā virtuālu mašīnu zem jūsu iecienītās operētājsistēmas (MS Windows vai MacOS).

Uzstādiet arī uz sava datora Zoom Meetings klientu, lai varam ērti komunicēt lekcijās, praktiskajos darbos un konsultācijās.

22.09.2021.

Sešpadsmitnieku un citas skaitīšatas sistēmas datoriem. (Slaidi) Pārveidojumi starp dažādām sistēmām, aritmētiskās darbības. Biti, baiti, vārdi, nibbles.

Lab: Skaitļu pārveidošana starp skaitīšanas sistēmām ar dažādām bāzēm.

29.09.2021.

Skaitļu attēlošana papildkodā. (Slaidi)


Lab: MK1 risinājums. Negatīvi skaitļi aparatūrā.

06.10.2021.

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

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

Lab: MK2 risinājums

  • Mazais kontroldarbs MK2
  • Pasludināts MD1.

13.10.2021.

Programmu izstrādes vide un darba plūsma. (Slaidi)

Lab: Makefile uzbūve un veidošana

20.10.2021.

Komandu pieraksts, aritmētiskās un bitu operācijas. (video)

Lab. Asemblera programmas trasēšana, sekošana reģistru vērtībām.

27.10.2021.

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

MK3 pārskats

  • Mazais kontroldarbs MK3

03.11.2021.

Adresācijas režīmi, darbs ar atmiņu. (video)

Lab: Atkļūdotāja lietošana

10.11.2021.

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

17.11.2021.

Simboliskie dati, kodu tabulas. (video)

24.11.2021.

Lielais kontroldarbs KD1.

  • Kontroldarbs KD1 būs pieejams tiešsaistē, e-studijās, zemāk sadaļā "Pārbaudījumi".
  • 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.
  • Pēc kontroldarba jums būs 15 min laika lai ieskenētu vai nofotografētu un eStudijās iesūtītu jūsu pierakstus risinot kontroldarba jautājumus. Tie kalpos kā pierādījums par jūsu patstāvīgu darbu kā arī lai parādītu risinājuma gaitu. Pašas uzdevumu atbildes tik un tā jānosūta ar galveno kontroldarbu.
  • Pasludināts kursa projekts KP.

01.12.2021.

Izteiksmes un makro valoda. (video)

  • Termiņš KD1 noskaņotiem KD1 programmēšanas uzdevumiem serverī: 23:59.

08.12.2021.

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

  • Termiņš eksāmena formas izvēlei KD/KP (23:59)

15.12.2021.

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.

22.12.2021.

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.

14.01.2022.

8:30 Eksāmens - Kontroldarbs KD2

8:30 Eksāmens - termiņš kursa projektam



  • Termiņš visiem iesniedzamajiem darbiem (10:30)
  • Termiņš kd2u9 noskaņotam uzdevumam uz servera - dienas beigas (23:59).


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.
  • Kompilējot programmas jālieto XScale arhitektūra, gluži kā laboratorijas 1. darba Makefile piemērā. Nenorādot arhitektūru var rasties programmas kļūdas par ko gcc neinformē, piemēram, mov ar konstanti kas garāka par 8 bitiem.


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

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 kd1u3(char *T);

kas tai padotā simbolu virknē T (patvaļīga garuma, noslēgta ar 0x00 baitu) aizvieto lielos burtus ar mazajiem un mazos ar lielajiem.

Piemēram: kd1u3("AsTalaVISTA") izmainīs simbolu virkni uz "aStALAvista"

Pārējos simbolus jāatstāj neskartus. Funkcija vienmēr atgriež 0.

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

Parametri uzdevuma testēšanai, tātad main() funkcijai, simbolu virkne bez tukšumiem un pēdiņām:

  • apstrādājamā virkne (bez tukšumiem)

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

Piemēram, programmas izsaukums ar šādām virknēm dod sekojošu rezultātu

$> kd1u3 AsTalaVISTA
aStALAvista

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 kd1u4(unsigned int N);

kura, 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 (ieskaitot).

Par "īpašiem" sauc tos skaitļus, kuru heksadecimālajā pierakstā ciparusumma pāra pozīcijās ir vienāda ar ciparu summu nepāra pozīcijās. Piemēram, skaitlis "109A" 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 visi 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 kd1u4 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.


KP

Kursa projekts.

Grafiskā bibliotēka.

Literatūra

Makefile

GDB

Asemblers

ARM

Xscale


Grāmatas un citi resursi

  • 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