En oppsummering. Pensumoversikt Hovedtanker i kurset Selvmodifiserende kode Overflyt Eksamen. Programmeringsoppgaver Flervalgsoppgaver

Transkript

1 En oppsummering Pensumoversikt Hovedtanker i kurset Selvmodifiserende kode Overflyt Eksamen Programmeringsoppgaver Flervalgsoppgaver

2 Pensum Pensum Læreboken Forelesningene De obligatoriske oppgavene Ukeoppgavene (Forelesningene, de obligatoriske oppgavene og ukeoppgavene demonstrerer hva vi legger mest vekt på.)

3 Hvorfor har dere tatt dette emnet? Hvorfor har dere lært dette? Ikke mange programmerer assemblerkode i dag, men noen gjør det ( INF3151/4151) noen må jobbe med kompilatorer som lager slik kode ( INF5110) kjennskap til slik kode er en forutsetning for å forstå hvordan datamaskinen er bygget opp og fungerer kjennskap til maskinkode gjør oss til bedre programmere i høynivåspråk Vi har lært mest om Intel x86-kode, men prinsippene er de samme for alle prosessorer i dag.

4 Hva er viktigst av alt dere har lært? Hovedtanke Glem aldri! Alt er bit! En byte med innholdet 195 = 0xC3 kan være Verdien 195 Verdien 61 En del av et 16-bits, 32-bits eller 64-bit heltall (med eller uten fortegns-bit) En del av et 32-bits eller 64-bits flyt-tall Tegnet à i kodingen ISO LATIN-1 Starten av et Unicode-tegn Instruksjonen ret En del av en fler-bytes instruksjon Brukdefinerte data

5 Når kode også er bit Selvmodifiserende kode Når programkode lagres som bit-mønstre, kan man da la programmet endre på seg selv? Funksjonen teller returnerer 1 første gang den kalles, 2 neste gang osv. #include <stdio.h> test-tellerink.c extern int teller (void); int main (void) { printf("teller() -> %d\n", teller()); printf("teller() -> %d\n", teller()); printf("teller() -> %d\n", teller()); } teller() -> 1 teller() -> 2 teller() -> 3

6 Når kode også er bit 1.globl teller 2.data teller: pushl %ebp E5 movl %esp,%ebp B movl $1,%eax addl $1,teller f 5D popl %ebp C3 ret Koden er plassert i.data for å kunne endres. På noen maskiner vil det kunne bli rot med data- og instruksjons-cache. Konklusjon Det er morsomt at det går an, men slik kode kan neppe kalles hverken lettlest eller trygg.

7 Hva når vi ikke har bit nok? Overflyt #include <stdio.h> int main (void) { signed char v = 100; v = v + v; printf("v = %d\n", v); return 0; } gir galt svar: v = = = = 56 Feilen skyldes overflyt. Hva kan man gjøre med slikt? Strutseteknikken Sjekke data før operasjonen Sjekke om operasjonen gikk bra

8 Hva når vi ikke har bit nok? Heltall uten fortegns-bit For addisjon og subtraksjon settes C-flagget ved overflyt. Ved multiplikasjon kommer svaret med dobbelt så mange bit. Da kan vi sjekke øverste 32 bit av svaret. Ved divisjon kan det bli et avbrudd!.globl ovfl ovfl: movl mill,%eax imull mill idivl ti ret.data mill:.long ti:.long 10 gir Floating point exception

9 Hva når vi ikke har bit nok? Heltall med fortegns-bit Ved addisjon kan man bruke O-flagget som settes ved overflyt. Nærmere bestemt settes det når 1 begge operandene har likt fortegns-bit og 2 resultatet har motsatt fortegns-bit. Hva med subtraksjon? Husk at a b beregnes oftest som a + ( b) Multiplikasjon og divisjon er som for tall uten fortegns-bit. Konklusjon Ved behov kan man bruke assemblerprogrammering til å sjekke på overflyt.

10 INF2270 skal ha digital eksamen Eksamen INF2270 vil ha digital eksamen i den nye «eksamensfabrikken» i Silurveien 2.

11 INF2270 skal ha digital eksamen Slik ser eksamenslokalet ut. Dere får ha med alt dere vil av trykt eller skrevet materiale og dessuten en lommekalkulator.

12 INF2270 skal ha digital eksamen Både 23-bussen og Kolsåsbanen går til Silurveien.

13 Hva er hensikten med oppgavene? Eksamen: Programmeringsoppgave Det vil bli en programmeringsoppgave: skriv en funksjon eller oversett en funksjon fra C til assemblerkode. Hvorfor gi slike oppgaver? Se om studenten har forstått assemblerprogrammering. La studenten velge hvordan han/hun vil løse en slik oppgave.

14 Noen små hint Hint Du kan programmere ganske fritt så lenge koden gjør det den skal. Det vesentlige er å overbevise sensor om at du kan dette. Det er viktigere at koden er lettlest enn at den er rask. Kommentarer er viktig der du gjør noe spesielt, men ikke der koden er «rett frem».

15 Eksamensoppgaven i 2016 Programmeringsoppgaven 2016 Dette er en funksjon som sjekker om en sekvens av byte (avsluttet med en 0-byte) inneholder lovlig UTF-8-kode; med andre ord, om den kun inneholder slike byte-sekvenser: 0xxxxxxx 110xxxxx 10xxxxxx 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx Oversett funksjonen til x86 assemblerkode som kan kjøres på Ifis Linux-maskiner med kommandoen gcc -m32.

16 Eksamensoppgaven i 2016 int ok_utf8 (unsigned char a[]) { int i = 0, n_bytes, ix; while (1) { unsigned char b = a[i]; i++; if (b == 0) return 1; else if ((b & 0x80) == 0) n_bytes = 1; else if ((b & 0xE0) == 0xC0) n_bytes = 2; else if ((b & 0xF0) == 0xE0) n_bytes = 3; else if ((b & 0xF8) == 0xF0) n_bytes = 4; else return 0; } } for (ix = 2; ix <= n_bytes; ix++) { if((a[i] & 0xC0)!= 0x80) return 0; i++; }

17 Løsningen Løsningen.globl ok_utf8 # Name: ok_utf8 # Synopsis: Sjekker om en tekst inneholder lovlig UTF-8. # C-signatur: int ok_utf8 (unsigned char a[]) # Registre: %AL: Neste byte # %AH: Masket byte (til sjekking) # %ECX: Løkketeller # %EDX: Adresse til bytene (øker etter hvert) ok_utf8: # Standard pushl %ebp # funksjonsstart. movl %esp,%ebp # movl 8(%ebp),%edx # Initier byte-indeksen.

18 Løsningen # Hovedløkken # Tar UTF-8-tegnene etter tur. ok_l: movb (%edx),%al # Hent neste byte. incl %edx # (Øk indeks.) cmpb $0,%al # Hvis byte-en er 0, je ok_r1 # er vi ferdig. Resultat OK. movb %al,%ah # Masker andb $0x80,%ah # byte-en. cmpb $0,%ah # Hvis den er 0xxxxxxx, je ok_1_byte # er det 1 byte i UTF8-tegnet. movb %al,%ah # Masker andb $0xE0,%ah # byte-en. cmpb $0xC0,%ah # Hvis den er 110xxxxx, je ok_2_byte # er det 2 byte i UTF8-tegnet. movb %al,%ah # Masker andb $0xF0,%ah # byte-en. cmpb $0xE0,%ah # Hvis den er 1110xxxx, je ok_3_byte # er det 3 byte i UTF8-tegnet. movb %al,%ah # Masker andb $0xF8,%ah # byte-en. cmpb $0xF0,%ah # Hvis den er 11110xxx, je ok_4_byte # er det 4 byte i UTF8-tegnet. jmp ok_r0 # Alt annet er feil. Avslutt.

19 Løsningen ok_1_byte: movl $1,%ecx # Det er 1 byte i tegnet. jmp ok_chk # ok_2_byte: movl $2,%ecx # Det er 2 byte i tegnet. jmp ok_chk # ok_3_byte: movl $3,%ecx # Det er 3 byte i tegnet. jmp ok_chk # ok_4_byte: movl $4,%ecx # Det er 4 byte i tegnet. jmp ok_chk # # Indre løkke # Sjekker fortsettelses-byte-ene. ok_chk: cmpl $2,%ecx # Gå i løkke. jl ok_l # Når ferdig, gjenta hovedkøkken. movb (%edx),%ah # Hent neste byte andb $0xC0,%ah # og masker den. cmpb $0x80,%ah # Hvis den IKKE er 10xxxxxx, jne ok_r0 # har vi en feil. Avslutt. incl %edx # Øk byte-indeksen. decl %ecx # jmp ok_chk # Gjenta indre løkke. ok_r0: movl $0,%eax # Vi har funnet en feil: jmp ok_x # Returner 0. ok_r1: movl $1,%eax # Ingen feil funnet: returner 1. ok_x: popl %ebp # Standard ret # retur.

20 Hvorfor gi flervalgsoppgaver? Eksamen: Flervalgsoppgaver Her vil du få oppgitt små kodesnutter i C og assembler med spørsmål om hva som blir resultatet. Alle oppgavene vil ha fem svaralternativer og du må velge ett. Rett svar vil gi 4 poeng mens galt svar vil gi 1 poeng. (Intet svar gir 0 poeng.) Hvorfor gi slike oppgaver? Studenten skal vise forståelse for både C-kode og assemblerinstruksjoner. Studenten skal få slippe å skrive seg i hjel.

21 Et par små hint Hint Vær ekstremt nøye med å lese koden! Hensikten med oppgavene er ikke å «lure» studenten, men å sjekke detaljforståelse. Hint Bruk hjelpemidlene! Slå opp instruksjonene om du er i den minste tvil.

22 Flervalgsoppgavene extern int f1 (int a, int b); int main (void) { printf("test 1: 0x%x\n", f1(0x , 0x )); printf("test 1: 0x%x\n", f1(0x , 0x )); }.globl f1 f1: pushl %ebp movl %esp,%ebp movl addl jnc xorl f1_x: popl %ebp ret 8(%ebp),%eax 12(%ebp),%eax f1_x %eax,%eax 1 Test 1: 0x Test 1: 0xeca Test 1: 0x Test 1: 0x0 3 Test 1: 0x Test 1: 0x Test 1: 0xffffffff Test 1: 0x0 5 Noe annet enn alternativene over

23 Flervalgsoppgavene extern int f2 (int a[], int n); int data[] = { 100, 22, 17, -2, 0, 11 }; int main (void) { int len = sizeof(data)/sizeof(data[0]); printf("test 2: %d\n", f2(data,len)); }.globl f2 f2: pushl %ebp movl %esp,%ebp movl 8(%ebp),%edx movl (%edx),%eax movl 12(%ebp),%ecx subl $1,%ecx f2_l: addl $4,%edx subl (%edx),%eax loop f2_l popl %ebp 1 Test 2: 0 2 Test 2: 52 3 Test 2: Test 2: Noe annet enn alternativene over

24 Flervalgsoppgavene extern unsigned char *f3 (unsigned char *s); int main (void) { printf("test 3: \"%s\"\n", f3("x -> OK")); }.globl f3 f3: pushl %ebp movl %esp,%ebp movl 8(%ebp),%eax f3_l: movb (%eax),%dl incl %eax cmpb $0,%dl je f3_x cmpb $ 0,%dl jb f3_l cmpb $ 9,%dl ja f3_l f3_x: decl %eax popl %ebp ret 1 Test 3: "OK" 2 Test 3: "55.17" 3 Test 3: "55.17 OK" 4 Test 3: "x -> OK" 5 Noe annet enn alternativene over

25 Flervalgsoppgavene extern void f4 (unsigned char *s); int main (void) { unsigned char a[30]; strcpy(a, "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"); f4(a+10); printf("test 4: \"%s\"\n", a); }.globl f4 f4: pushl %ebp movl %esp,%ebp pushl %edi std movl 8(%ebp),%edi movb $ -,%al movl $5,%ecx rep stosb cld popl %edi popl %ebp ret 1 Test 4: "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" 2 Test 4: "abcdefghij-----pqrstuvwxyz" 3 Test 4: "abcdefghij-----klmnopqrstuvwxyz" 4 Test 4: "abcdefghijpqrstuvwxyz" 5 Noe annet enn alternativene over

26 Flervalgsoppgavene extern unsigned int f5 (unsigned int x); int main (void) { unsigned int res = f5(0xfed77ffe); printf("test 5: 0x%x\n", res); }.globl f5 f5: pushl %ebp movl %esp,%ebp movl andb andb andb andb popl ret $0xff,%eax 8(%ebp),%al 9(%ebp),%al 10(%ebp),%al 11(%ebp),%al %ebp 1 Test 5: 0x0 2 Test 5: 0x56 3 Test 5: 0xfe 4 Test 5: 0xff 5 Noe annet enn alternativene over

27 Flervalgsoppgavene extern float f6 (float x); int main (void) { float v = 3.14; float res = f6(v); printf("test 6: %f\n", res); }.globl f6 f6: pushl %ebp movl %esp,%ebp movl xorl movl flds popl ret.data tmp:.long 0 8(%ebp),%eax $0x ,%eax %eax,tmp tmp %ebp 1 Test 6: Test 6: Test 6: Test 6: Noe annet enn alternativene over

28 Den store dagen! Årets eksamen Eksamen er 2. juni 2017 klokken Møt opp en halv time før. Hjelpemidler Eksamen vil foregå på datamaskin som finnes i lokalet. Ta med studentidentifikasjon. Sjekk at UiO brukernavn og passord fungerer. Alle trykte og skrevne hjelpemidler er tillatt. Batteridrevet lommekalkulator er lov og kan være nyttig.

29 Siste gode råd Sjekk godkjenningslister Besøk //devilry.ifi.uio.no/ og sjekk godkjentlisten for kurset for å se din status. Ta kontakt med gruppelærer (eller meg) hvis du mener det er gjort feil. I siste instans: Møt opp på eksamensdagen og krev å få avlegge eksamen. Se på prøveeksamen Ta prøveeksamen for å bli kjent med programvaren: den er tilgjengelig til 19. mai. (Logg inn med vanlig UiO brukernavn og passord.)

30 Siste gode råd Problemer under eksamen? Det vil være teknisk hjelp tilgjengelig under eksamen. Faglærerne vil være til stede i eksamenslokalene ca kl Da er det anledning til å stille spørsmål om alt (men vi vil ikke svare på alt). Bruk tiden riktig Det er mye bedre å svare litt på alle spørsmålene enn perfekt på noen og intet på andre. Forslag: Bruk så mye av tiden som oppgaven teller (dvs bruk 25% av tiden på en oppgave som teller 25%).