LU-MOP-b

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
05.02.2018.	Ievads kursā (lekcija). Kursa prasības un uzdevumi. (Slaidi)
12.02.2018.	Iegultās un mazo procesoru sistēmas. ARM arhitektūra. Mācību izstrādes vide. (Slaidi)
19.02.2018.	Sešpadsmitnieku un citas skaitīšatas sistēmas datoriem. (Slaidi) Pārveidojumi starp dažādām sistēmām, aritmētiskās darbības. Biti, baiti, vārdi, nibbles. Skaitļu attēlošana papildkodā. (Slaidi)	MD0 termiņš
26.02.2018.	Procesora uzbūve. Operatīvā atmiņa. Procesora un atmiņas sadarbība. Adreses. Reģistri. Procesora režīmi. Programmu izstrādes vide. Serveris praktiskajiem darbiem ("asm1").	Mazais kontroldarbs MK1 un MK2!
05.03.2018.	Programmu izstrādes vide un darba plūsma.
12.03.2018.	Komandu pieraksts, aritmētiskās un bitu operācijas.	Pasludināts MD1.
19.03.2018.	Vadības maiņas komandas, testi, bitu operācijas.
26.03.2018. - 02.04.2018.	Lieldienu brīvdienas
09.04.2018.	Adresācijas režīmi, darbs ar atmiņu.	MK3 (pieejams eStudijās no 16:00 līdz 23:59) Pasludināts MD2.
16.04.2018.	Virtuāla lekcija (klasē nenotiek). Ko darīt: Apgūt videomateriālu līdzšinējām lekcijām (estudijās) MD1 skaņošana un pabeigšana (termiņš). Darbs pie MD2 Gatavošanās lielajam KD.	Termiņš MD1 23:59.59
23.04.2018.	Apakšprogrammu izsaukumi, saskarne ar "C". Simboliskie dati, kodu tabulas.	Termiņš MD2 23:59 Lielais kontroldarbs KD1
07.05.2018.	Izteiksmes un makro valoda.	Pasludināts kursa projekts KP.
14.05.2018.	Iekļautais asemblers. Programmatūras izstrādē lietoto rīku darbības principi.	KD1 noskaņto programmēšanas uzdevumu iesniegšanas termiņš līdz 23:59.
21.05.2018.	Koda optimizācijas. Instrukciju izpildes laiki. Sistēmas sāknēšana, priviliģētās operācijas.
28.05.2018.	Kursa vielas pārskats.	Termiņš eksāmena formas izvēlei KD/KP (23:59) Termiņš visiem iesniedzamajiem darbiem izņemot KP (23:59)
xx.06.2018.	xx:xx Eksāmens - Kontroldarbs KD2
xx.06.2018.	xx:xxEksāmens - 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.

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.

MD1

Aritmētiskās progresijas summa (apraksts).

MD2

Matricu reizināšana (apraksts).

KD1

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

KD2

Jautājumi un atbildes, kā arī programmēšanas daļa nelielam uzdevumam.

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

• The “gas” manual

• Intel XScale R Core Developer’s Manual, ON: 273473-002, Intel Corporation, 2004
  • A.2.1.2—bilde ar procesora instrukciju izpildes “cauruli” un tuvumā esošie teksti, par to, kā pa to virzās instrukcijas;
  • 10.4—par to, cik ātri izpildās instrukcijas, piemēram, reizināšana;
  • 5—par to, kā strādā zarošanās paredzēšanas mehānisms;
  • 4 un 6—ļoti virspusēji, par to, ka cache atmiņa pastāv un noder, un ir atsevišķa gan instrukcijām, gan datiem;
  • A.3–A.5—paanalizējām Intel-a ieteiktās optimizācijas.

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

• Embedded Programming using the GNU Toolchain

• GNU Make rokasgrāmata

Saites

• Noderīgas Linux 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.

Dažādi

• Pentium FOOF bug: main = 0xc8c70ff0;

Atziņas

• Teach yourself programming in 10 years by Peter Norvig