LU-MOP-b: Difference between revisions

From DiLab
Jump to navigation Jump to search
← Older edit
Content deleted Content added
 
(166 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 3: Line 3:
[[#Kalendārs | Kalendārs]] |
[[#Kalendārs | Kalendārs]] |
[[#Pārbaudījumi | Pārbaudījumi]] |
[[#Pārbaudījumi | Pārbaudījumi]] |
[[#MD | MD]] |
[[#Mājas_darbi | HW]] |
[[#KD | KD]] |
[[#KP | Projekts]] |
[[#KP | Projekts]] |
[[#Literatūra | Literatūra]] |
[[#Literatūra | Literatūra]] |
[[#Pamācības | Pamācības]]
[[#Pamācības | Pamācības]] |
</big>
</big>
{{TodayTomorrow}} (ja ir lekcija)

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


Line 25: Line 26:


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


Line 31: Line 32:
Gala vērtējums kursā veidosies no sekojošiem faktoriem:
Gala vērtējums kursā veidosies no sekojošiem faktoriem:
* Dalība kursā: jautājumi, atbildes, un diskusijas, tai skaitā kursa komunikācijas vietnē.
* Dalība kursā: jautājumi, atbildes, un diskusijas, tai skaitā kursa komunikācijas vietnē.
* 15% - mazie kontroldarbi (MK: 1+3+3+8)
* 15% - mazie kontroldarbi (Q: 3+3+9)
* 35% - mājas darbi (MD: 15+20)
* 35% - mājas darbi (HW: 15+20)
* 25% - semestra vidus kontroldarbs (KD1)
* 25% - semestra vidus kontroldarbs (MT1)
* 25% - eksāmens (EX). Eksāmena forma: kursa projekts vai rakstisks.
* 25% - eksāmens (EX). Eksāmena forma: kursa projekts vai rakstisks.


Line 39: Line 40:
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.
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.


{{DarbuKavejumi}}

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


Line 50: Line 54:
|-
|-
|
|
==== 04.02.2019.====
==== 1.09.2026. ====
|
|
Ievads kursā (lekcija). Kursa prasības un uzdevumi. ([http://estudijas.lu.lv/mod/resource/view.php?id=237516 Slaidi])
Ievads kursā (lekcija). Kursa prasības un uzdevumi.
|
|
<!--Uzdots '''MD0 mājas darbs''',
<!--Uzdots '''MD0 mājas darbs''',
pieejams no [http://estudijas.lu.lv/course/view.php?id=103 pieejams no eStudijām].
pieejams no [http://estudijas.lu.lv/course/view.php?id=103 pieejams no eStudijām].
-->
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.
-->
-->
|-
|-
|
|


==== 8.09.2026. ====
|
Sešpadsmitnieku un citas skaitīšatas sistēmas datoriem.
Pārveidojumi starp dažādām sistēmām, aritmētiskās darbības. Biti, baiti, vārdi, nibbles.


Lab: Skaitļu pārveidošana starp skaitīšanas sistēmām ar dažādām bāzēm.
|
|-
|-
|}
|


==== 15.09.2026. ====
=Pārbaudījumi=
|
Skaitļu attēlošana papildkodā.


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.


Lab: Q1 risinājums. Negatīvi skaitļi aparatūrā.
|
* '''[[#HW0 | HW0]] termiņš'''
* Mazais kontroldarbs [[#Q1 | Q1]]
|-
|


===MK1===
==== 22.09.2026. ====
|
Skaitļu formāti un pārveidošana: decimālā, heksadecimālā, oktālā, binārā.
Iegultās un mazo procesoru sistēmas. ARM arhitektūra.
Mācību izstrādes vide.


Procesora uzbūve. Operatīvā atmiņa. Procesora un atmiņas sadarbība. Adreses. Reģistri. Procesora režīmi.
===MK2===
Skaitļi ar zīmi, divnieka papildkodā, to pārveidošana.


Lab: Q2 risinājums
===MK3===
|
Asemblera pirmkoda lasīšana un izpratne. Sekot neliela koda fragmentam un noteikt reģistru vērtības pēc tā izpildes.
* Mazais kontroldarbs [[#Q2 | Q2]]
<!--
* Pasludināts [[#HW1 | HW1]].
-->
|-
|


==== 29.09.2026. ====
=MD=
|
==MD0==
Programmu izstrādes vide un darba plūsma.
# Pieslēgties kursa serverim.
# Savā mājas direktorijā izveidot direktoriju <code>md0</code>
# Direktorijā md0 izveidot teksta failu <code>out.txt</code> kurā ierakstīts teksts "aRM" bez pēdiņām.


Lab: Makefile uzbūve un veidošana
==MD1==
|
Aritmētiskās progresijas summa [[LU-MOP-MD1 | (apraksts)]].


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


==== 6.10.2026. ====
=KD=
|
==KD1==
Komandu pieraksts, aritmētiskās un bitu operācijas.
[https://youtu.be/esNPGVJMyo8 (video)]


Lab. Asemblera programmas trasēšana, sekošana reģistru vērtībām.
Isumā, KD1 paredzami jautājumi un jūsu atbildes, kā arī programmēšanas daļa 1-2 nelieliem uzdevumiem.
|
<!--
'''Sīkāki komentāri:'''


* Pasludināts [[#HW2 | HW2]].
Kontroldarba tēmas ir visas lekcijas līdz kontroldarba datumam.


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


==== 13.10.2026. ====
Piemērs kontroldarbam varētu būt sekojošs:
|
Vadības maiņas komandas, testi, bitu operācijas.
[https://youtu.be/oXG2kp0C8cQ (video)]


Lab. Q3 pārskats
# 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.
Gatavošanās Q3
# 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.
|


==== 20.10.2026. ====
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.
|
Adresācijas režīmi, darbs ar atmiņu.
[https://youtu.be/4RcHKopHNlA (video)]


Lab: [https://youtu.be/44VU-rUklm8?si=I8jPmhTXesGn6ssW GDB Atkļūdotāja lietošana ar qemu-arm]
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.
|
* Mazais kontroldarbs [[#Q3 | Q3]]
* Termiņš [[#HW1 | HW1]] 23:59


|-
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]].
|


==== 27.10.2026. ====
Kontroldarba izpildei paredzētas 90 minūtes, tā pat kā lekcijas garums LU DF (2x45min).
|
Apakšprogrammu izsaukumi, saskarne ar "C".
[https://youtu.be/KwV2UBhwpP8 (video)]


|
<!--


|-
===Pirmā kontroldarba rezultātu uzlabošanas iespēja===
|


==== 3.11.2026. ====
KD1 bija divi programmēšanas uzdevumi (3. un 4.). Jums iespēja uzlabot savu rezultātu par šiem uzdevumiem iesniedzot tos elektroniski, līdzīgi kā MD1.
|
Simboliskie dati, kodu tabulas.
[https://youtu.be/H7aR5OGNBEM (video)]


|
====3. uzdevums====
* Termiņš [[#HW2 | HW2]] 23:59
Uzrakstīt no “C” izsaucamu ARM asemblera funkciju,
|-
|


==== 10.11.2026. ====
int replace(char *T, char *S0, char *S1);
|
Lielais '''kontroldarbs''' [[#MT | MT]].


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.
* Kontroldarbs MT 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.
-->


|
Funkcija testējama izsaucot to no C valodā rakstītas funkcijas main().
* Kontroldarba programmēšanas uzdevumi jāiesniedz '''serverī''' līdz '''trešdienas''', 11.11.2026. beigām. Uzdevuma apraksts (būs) pieejams eStudijās.


* Pasludināts kursa projekts [[#KP | KP]].
Parametri uzdevuma testēšanai, tātad main() funkcijai, ir trīs simbolu virknes bez tukšumiem un pēdiņām:
|-
* apstrādājamā virkne (bez tukšumiem)
|
* meklējamo simbolu virkne
* aizvietotāju simbolu virkne


==== 17.11.2026. ====
Programmai main() jāizdrukā apstrādātā simbolu virkne (un nekas cits).
|


Izteiksmes un makro valoda.
Piemēram, programmas izsaukums ar šādām virknēm dod sekojošu rezultātu
[https://youtu.be/hW7WQ9dtXzI (video)]
$> kd1u3 ELITE IELA 1374
371T3


|
Asemblera funkcijas nosaukums un specifikācija tieši tā, kā augstāk minēts.
<!-->
* Termiņš '''MT''' ''noskaņotiem'' MT programmēšanas uzdevumiem serverī: 23:59'''. Uzdevumu nosacījumi pieejami estudijās.
< -->
|-
|


==== 24.11.2026. ====
Risinājumu failus '''kd1u3.s, kd1u3.h '''un''' kd1u3_main.c''' iesniegt direktorijā
|
~/kd1u3
Iekļautais asemblers.
Programmatūras izstrādē lietoto rīku darbības principi.
Koda optimizācijas.
|
* '''Termiņš''' eksāmena formas izvēlei KD/KP (23:59)


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


==== 1.12.2026. ====
int list_special(unsigned int N);
|
Instrukciju izpildes laiki.
* [http://download.intel.com/design/intelxscale/27347302.pdf 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.


|
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.
|


==== 8.12.2026. ====
Piemēram, skaitlis <code>"1A65"</code> ir īpašs.
|
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.


Case study:
Funkcija testējama izsaucot to no C valodā rakstītas funkcijas main().
* Atmega 328P ([https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf datasheet])
* [https://www.elprocus.com/avr-atmega8-microcontroller-architecture-applications/ Atmega8 apraksts]


Kursa vielas pārskats
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.


==== 15.12.2026. ====
Funkcija list_special vienmēr atgriež 0.
|
12:30 '''Eksāmens - Kontroldarbs KD2'''


12:30 '''Eksāmens - termiņš kursa projektam'''
Asemblera funkcijas nosaukums un specifikācija tieši tā, kā augstāk minēts.


Risinājumu failus '''kd1u4.s, kd1u4.h '''un''' kd1u4_main.c''' iesniegt direktorijā
~/kd1u4
<!--
<!--
Eksāmens būs pieejams tiešsaistē, e-studijās '''no 10:30 līdz 22:30'''.
-->
-->


<!-- Sesijā eksāmens reģistrēts 6.jan.2026 14:30 -->
==KD2==
|
Termiņš visiem iesniedzamajiem darbiem 23:59.


Jautājumi un atbildes, kā arī programmēšanas daļa nelielam uzdevumam.


Tai skaitā:
<!--
* noskaņotam KD2 programmēšanas uzdevumam uz servera (apraksts (būs) pieejams eStudijās).
* MT programmēšanas uzdevumiem, atkārtota iesniegšanas iespēja ar 50% vertību.
* HW1 un HW2, atkārtota iesniegšanas iespēja ar 50% vertību.
<!--
-->


|-
==== 9. KD2 programmēšanas uzdevums un iesniegšana ====
|}


=Pārbaudījumi=
Uzrakstīt no “C” izsaucamu ARM asemblera funkciju


Tipiskas kļūdas pārbaudījumos:
int erase_if_found(char *str, char *set)
* Ja prasīts izvadīt tikai rezultātu, tad TIKAI rezultātu. Piemēram "17" nevis "summa=17".
* Uzdevumu iesniedzamo direktoriju un failu vārdi ir "case sensitive". Piemēram, ja prasība ir "hw1", tad "HW1" 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.


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.


===Q1===
Skaitļu formāti un pārveidošana: decimālā, heksadecimālā, oktālā, binārā.


Mazais kontroldarbs būs pieejams estudijās.
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.


===Q2===
Asemblera funkcijas nosaukums un specifikācija tieši tā, kā augstāk minēts.
Skaitļi ar zīmi, divnieka papildkodā, to pārveidošana.


Mazais kontroldarbs būs pieejams estudijās.
Risinājumu failus '''kd2u9.s, kd2u9.h '''un''' kd2u9_main.c''' iesniegt direktorijā
~/kd2u9


===Q3===
<!--
Asemblera pirmkoda lasīšana un izpratne. Sekot neliela koda fragmentam un noteikt reģistru vērtības pēc tā izpildes.
-->


Mazais kontroldarbs būs pieejams estudijās.
==KP==

=Mājas darbi=
==HW0==
# Pieslēgties kursa serverim.
# Savā mājas direktorijā izveidot direktoriju <code>md0</code>
# Direktorijā md0 izveidot teksta failu <code>out.txt</code> kurā ierakstīts teksts "aRM" bez pēdiņām.

==HW1==
Aritmētiskās progresijas summa [[LU-MOP-MD1 | (apraksts)]].

==HW2==
Matricu reizināšana [[LU-MOP-MD2 | (apraksts)]].

=KP=


Kursa projekts.
Kursa projekts.
Line 219: Line 321:
= Literatūra =
= Literatūra =


====Makefile====
Grāmatas un citi resursi
* [https://www.cs.colby.edu/maxwell/courses/tutorials/maketutor/ A simple Makefile tutorial]
* [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.
* [http://www.bravegnu.org/gnu-eprog/ Embedded Programming using the GNU Toolchain]
* 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)].
* [https://www.gnu.org/software/make/manual/ GNU Make rokasgrāmata]
* 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


====GDB====
* Patterson and Hennessy, Computer Organization and Design, 4th Edition ([http://www.amazon.com/Computer-Organization-Design-Fourth-Architecture/dp/0123744938 @Amazon])
* [https://developers.redhat.com/blog/2021/04/30/the-gdb-developers-gnu-debugger-tutorial-part-1-getting-started-with-the-debugger GDB getting started tutorial]
* [https://www.cs.umd.edu/~srhuang/teaching/cmsc212/gdb-tutorial-handout.pdf GDB pamācība] no UMD


* [http://web.cecs.pdx.edu/~jrb/cs201/lectures/handouts/gdbcomm.txt GDB komandu īsais apraksts] no PDX
* "Building Embedded Linux Systems" O'Reilly Media, 2008, ISBN 0596529686
* [http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/ GDB rokasgrāmata]


====Asemblers====
* [http://sourceware.org/binutils/docs/as/index.html The “gas” manual]
* [http://sourceware.org/binutils/docs/as/index.html The “gas” manual], directives etc.


* [https://thinkingeek.com/arm-assembler-raspberry-pi/ ARM assembler in Raspberry Pi]

* [http://www.peter-cockerell.net/aalp/html/frames.html ARM Assembly Language Programming (AALP)] online book by Pete Cockerell

====ARM====
* [http://pages.cs.wisc.edu/~markhill/restricted/arm_isa_quick_reference.pdf ARM instruction set quick reference] - from U.Wisconsin.

* [https://developer.arm.com/documentation/100076/0100/a32-t32-instruction-set-reference/a32-and-t32-instructions/a32-and-t32-instruction-summary?lang=en A32 instruction summary]
** Šeit pieejami visu instrukciju apraksti

* [https://developer.arm.com/architectures/system-architectures/software-standards/abi Application Binary Interface (ABI)] for the Arm architecture
* [https://developer.arm.com/architectures/instruction-sets/base-isas/a32 ARM A32 instruction set]. Note, that ARM has several [https://developer.arm.com/architectures/instruction-sets instruction sets described here]

* [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)].
** Šeit arī pieejami visu instrukciju apraksti: Chapter 4, ARM Instruction Reference.


====Xscale====
* Intel XScale Microarchitecture Assembly Language Quick Reference Card ARM Instruction Set, Intel Corporation, 2001
* Intel IXP42X Product Line of Network Processors and IXC1100 Control Plane Processor Developer’s Manual, ON: 252480-006US, Intel Corporation, 2006
* [http://download.intel.com/design/intelxscale/27347302.pdf Intel XScale(R) Core Developer’s Manual]
* [http://download.intel.com/design/intelxscale/27347302.pdf Intel XScale R Core Developer’s Manual], ON: 273473-002, Intel Corporation, 2004
* [http://download.intel.com/design/intelxscale/27347302.pdf Intel XScale R Core Developer’s Manual], ON: 273473-002, Intel Corporation, 2004


= Pamācības =


====Grāmatas un citi resursi====
* Kā uzstādīt [[arm-linux-gnueabi-gcc un qemu-arm]] Ubuntu un Debian vidēs.
* Patterson and Hennessy, Computer Organization and Design, 4th Edition ([http://www.amazon.com/Computer-Organization-Design-Fourth-Architecture/dp/0123744938 @Amazon])
* Kā lietot atkļūmotāju [[GDB ar QUEMU | gdb ar qemu]] emulātoru.


* "Building Embedded Linux Systems" O'Reilly Media, 2008, ISBN 0596529686
* [http://web.cecs.pdx.edu/~jrb/cs201/lectures/handouts/gdbcomm.txt GDB komandu īsais apraksts]
* [http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/ GDB rokasgrāmata]


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


* Kā uzstādīt [[arm-linux-gnueabi-gcc un qemu-arm | ARM qemu un gdb]] Ubuntu un Debian vidēs.
* [https://www.gnu.org/software/make/manual/ GNU Make rokasgrāmata]
* Kā lietot atkļūmotāju [[GDB ar QUEMU | gdb ar qemu]] emulātoru.


= Saites =
= Saites =


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


* [http://www.arm.com/files/pdf/ARM_Arch_A8.pdf The ARM Architecture] - slaidi no Arm.
* [http://www.arm.com/files/pdf/ARM_Arch_A8.pdf The ARM Architecture] - slaidi no Arm.
Line 257: Line 381:


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

* [https://godbolt.org/ Goldbolt.org] - Compiler explorer


= Dažādi =
= Dažādi =


* [https://en.wikipedia.org/wiki/Pentium_F00F_bug Pentium FOOF bug]: main = 0xc8c70ff0;
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Pentium_F00F_bug Pentium FOOF bug]: main = 0xc8c70ff0;
* [https://youtu.be/TPbroUDHG0s Spēļu programmēšana 8 bitu arhitektūrā]


= Atziņas =
= Atziņas =
* [http://norvig.com/21-days.html Teach yourself programming in 10 years] by Peter Norvig
* [http://norvig.com/21-days.html Teach yourself programming in 10 years] by Peter Norvig
* [https://qr.ae/pGBj0b Should I learn assembly language to program a microcontroller?] - Answer on Quora by software R&D professional with 40 years of experience.

Latest revision as of 09:24, 3 November 2026

Īsceļi: Kalendārs | Pārbaudījumi | HW | Projekts | Literatūra | Pamācības | Šodiena: 11.11.2026. : Rītdiena: 12.11.2026. (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 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 (Q: 3+3+9)
  • 35% - mājas darbi (HW: 15+20)
  • 25% - semestra vidus kontroldarbs (MT1)
  • 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.

Vienīgie attaisnojumi nerakstītam darbam, ar iespēju to rakstīt vēlāk, ir:

  • dokumentētas veselības problēmas, vai arī
  • dalība kādā stratēģiski valstij vai universitātei nozīmīgā pasākumā, piemēram, starptautiskās sacensībās Latvijas izlasē vai zinātniskā konferencē, vai arī
  • ģimenes locekļa bēres vai cita traģēdija ģimenē.

Visos citos gadījumos par nerakstītu darbu vērtējums ir 0 punktu.

Akadēmiskā goda sistēma

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

Kalendārs

Datums, nedēļa Kursa saturs Uzdevumi

1.09.2026.

Ievads kursā (lekcija). Kursa prasības un uzdevumi.

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).

8.09.2026.

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

Lab: Skaitļu pārveidošana starp skaitīšanas sistēmām ar dažādām bāzēm.

15.09.2026.

Skaitļu attēlošana papildkodā.


Lab: Q1 risinājums. Negatīvi skaitļi aparatūrā.

  • HW0 termiņš
  • Mazais kontroldarbs Q1

22.09.2026.

Iegultās un mazo procesoru sistēmas. ARM arhitektūra. Mācību izstrādes vide.

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

Lab: Q2 risinājums

  • Mazais kontroldarbs Q2
  • Pasludināts HW1.

29.09.2026.

Programmu izstrādes vide un darba plūsma.

Lab: Makefile uzbūve un veidošana

6.10.2026.

Komandu pieraksts, aritmētiskās un bitu operācijas. (video)

Lab. Asemblera programmas trasēšana, sekošana reģistru vērtībām.

13.10.2026.

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

Lab. Q3 pārskats

Gatavošanās Q3

20.10.2026.

Adresācijas režīmi, darbs ar atmiņu. (video)

Lab: GDB Atkļūdotāja lietošana ar qemu-arm

  • Mazais kontroldarbs Q3
  • Termiņš HW1 23:59

27.10.2026.

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

3.11.2026.

Simboliskie dati, kodu tabulas. (video)

10.11.2026.

Lielais kontroldarbs MT.


  • Kontroldarba programmēšanas uzdevumi jāiesniedz serverī līdz trešdienas, 11.11.2026. beigām. Uzdevuma apraksts (būs) pieejams eStudijās.
  • Pasludināts kursa projekts KP.

17.11.2026.

Izteiksmes un makro valoda. (video)

24.11.2026.

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

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

1.12.2026.

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.

8.12.2026.

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.

Case study:

Kursa vielas pārskats

15.12.2026.

12:30 Eksāmens - Kontroldarbs KD2

12:30 Eksāmens - termiņš kursa projektam


Termiņš visiem iesniedzamajiem darbiem 23:59.


Tai skaitā:

  • noskaņotam KD2 programmēšanas uzdevumam uz servera (apraksts (būs) pieejams eStudijās).
  • MT programmēšanas uzdevumiem, atkārtota iesniegšanas iespēja ar 50% vertību.
  • HW1 un HW2, atkārtota iesniegšanas iespēja ar 50% vertību.

Pārbaudījumi

Tipiskas kļūdas pārbaudījumos:

  • Ja prasīts izvadīt tikai rezultātu, tad TIKAI rezultātu. Piemēram "17" nevis "summa=17".
  • Uzdevumu iesniedzamo direktoriju un failu vārdi ir "case sensitive". Piemēram, ja prasība ir "hw1", tad "HW1" 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.


Q1

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

Mazais kontroldarbs būs pieejams estudijās.

Q2

Skaitļi ar zīmi, divnieka papildkodā, to pārveidošana.

Mazais kontroldarbs būs pieejams estudijās.

Q3

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

Mazais kontroldarbs būs pieejams estudijās.

Mājas darbi

HW0

  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.

HW1

Aritmētiskās progresijas summa (apraksts).

HW2

Matricu reizināšana (apraksts).

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

Retrieved from "https://andromeda.df.lu.lv/wiki/index.php?title=LU-MOP-b&oldid=11393"