IN 147 Program og maskinvare

Like dokumenter
Oversikt over IN147(A):

Oppsummering av IN147 siste del Operativsystemer Parallellisering Veien videre

Pensum Hovedtanker Selvmodifiserende Overflyt Veien videre Eksamen. Oppsummering

Dagens tema. Mer MIPS maskinkode. Maske-operasjoner Skift-operasjoner Lesing og skriving Pseudo-instruksjoner Mer om funksjonskall Registeroversikt

Den siste dagen. Pensumoversikt Hovedtanker i kurset Selvmodifiserende kode Overflyt Veien videre... Eksamen

Dagens tema: Enda mer MIPS maskinkode

Kort notat om parallellstyring IN147

IN 147 Program og maskinvare. Vanlige feil ved bruk av pekere Feilsøking Debuggere

Løsningsforslag til eksamen i IN 147(A)

Dagens tema. Mer om C Enkle datatyper Sammensatte datatyper: Vektorer og matriser Tekster Mengder Strukturer Unioner Ringbuffere

IN 147 Program og maskinvare

En oppsummering (og litt som står igjen)

Dagens program. Operativsystemer Prosesser og systemkall i UNIX Hente prosessens nummer Starte prosesser Vente på prosesser Utføre programmer

Programmeringsspråket C Del 3

Programmeringsspråket C Del 3

Programmeringsspråket C Del 3

Programmeringsspråket C Del 3

Oppbygningen av en datamaskin Det viktigste i en moderne datamaskin er hovedkortet («motherboard»):

Mer om C programmering og cuncurrency

Dagens tema. C-programmering. Nøkkelen til å forstå C-programmering ligger i å forstå hvordan minnet brukes.

Oppgave 1 Oversettelse (vekt 16%)

Innhold. Oppgave 1 Oversettelse (vekt 15%)

Dagens tema: Datastrukturer

Løsningsforslag til eksamen i IN 147 og IN 147A

Programmeringsspråket C Del 2

Det viktigste i en moderne datamaskin er hovedkortet («motherboard»):

Del 1 En oversikt over C-programmering

Dagens tema. Nyttige programmer Programmet make. Hvis én fil endres, hvilke filer må da kompileres på nytt?

Programmeringsspråket C

IN 147 Program og maskinvare

Programmeringsspråket C Del 2

Programmeringsspråket C Del 2

Del 4 Noen spesielle C-elementer

IN 147 Program og maskinvare

Dagens tema INF1070. Signaturer. Typekonvertering. Pekere og vektorer. struct-er. Definisjon av nye typenavn. Lister

Det viktigste i en moderne datamaskin er hovedkortet («motherboard»):

Å løse eksamensoppgaver

Dagens tema. Nyttige programmer Programmet make. Flyt-tall Representasjon av flyt-tall. Standarden IEEE 754. Systemkall i Unix

Løsningsforslag til eksamen i IN 147(A)

Overordnet maskinarkitektur. Maskinarkitektur zoomet inn. I CPU: Kontrollenheten (CU) IT1101 Informatikk basisfag, dobbeltime 11/9

IN 147 Program og maskinvare

IN 147 Program og maskinvare

Dagens tema. C-programmering. Nøkkelen til å forstå C-programmering ligger i å forstå hvordan minnet brukes.

Dagens tema. LC-2 LC-2 er en «ekstrem-risc»; den har 16 instruksjoner og 3 adresseringsmåter.

Programmeringsspråket C Del 2. Michael Welzl

Det viktigste i en moderne datamaskin er hovedkortet («motherboard»):

Løsningsforslag til eksamen i IN147(A)

IN 147 Program og maskinvare. Vranglås De spisende filosofer Lettvektsprosesser Moderne synkroniseringsmetoder Meldinger Monitorer Linda

Hva er datamaskinarkitektur?

Dagens tema: Synkronisering

TDT4105/TDT4110 Informasjonsteknologi grunnkurs:

Dagens tema C, adresser og pekere

Ark 3 av 26. printf("i adresse %08x ligger b med verdien %d.\n", &b, b); printf("i adresse %08x ligger a med verdien %d.

Datamaskinen LC-2. Dagens tema. Tall i datamaskiner Hvorfor kan LC-2 lagre tall i intervallet ? Hvorfor er det akkurat celler i lageret?

Dagens tema. Datamaskinen LC-2 En kort repetisjon. Binære tall Litt om tallsystemer generelt. Binære tall. Heksadesimale og oktale tall

public static <returtype> navn_til_prosedyre(<parameter liste>) { // implementasjon av prosedyren

Løsningsforslag til eksamen i IN147(A)

AVSLUTTENDE EKSAMEN I. TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs. Torsdag 29. November 2007 Kl

INF-103. Velkommen til. Første time. Fra brukergrensesnitt til maskinvare. eller Datamaskinen på tvers. Andre time

INF-103 Fra brukergrensesnitt til maskinvare

Signaturer. Dagens tema. En vanlig feil int-funksjon. Dette kan noen ganger gi rare feilmeldinger: INF1070 INF1070 INF1070 INF1070

Oppgave 2 Maskinkode (vekt 12%)

Ark 1 av 18. programmeringsspråkenes. Velkommen til IN 211. verden. IN 211 Programmeringsspråk

public static <returtype> navn_til_prosedyre(<parameter liste>) { // implementasjon av prosedyren

Dagens tema: Synkronisering

Forhistorien Menneskene har alltid prøvd å lage maskiner for å løse sine problemer. Dagens tema

Datamaskinenes historie Når, hvor og hvorfor ble de første datamaskiner laget? Hvordan har utviklingen gått? Hva inneholder en datamaskin?

Forelesning Datatyper Kap 5.2 Instruksjonsformat Kap 5.3 Flyttall App B

Dark load-store-maskin

Dagens tema. Representasjon av mantissen En desimalbrøk: 1 1, INF1070 INF1070 INF1070 INF1070

Norsk informatikkolympiade runde

Oppgave 1 JK-flip-flop (Total vekt 20%)

Tema for denne forelesningen: tilpassing til pipeline. forwarding. eliminere NOP. faktisk MIPS. in 147, våren 1999 pipelining 1 9

Kapittel 1 En oversikt over C-språket

Dagens tema INF1070. Vektorer (array er) Tekster (string er) Adresser og pekere. Dynamisk allokering

TDT4105/TDT4110 Informasjonsteknologi grunnkurs:

Tall. Binære regnestykker. Binære tall positive, negative heltall, flytende tall

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning Instruksjonstyper Kap 5.5

Velkommen til INF Introduksjon til operativsystemer og datakommunikasjon

Hvordan en prosessor arbeider, del 1

Oppgave 1 Oversettelse (total vekt 20%)

Datamaskinenes historie Når, hvor og hvorfor ble de første datamaskiner laget? Hvordan har utviklingen gått? Hva inneholder en datamaskin?

Forhistorien Menneskene har alltid prøvd å lage maskiner for å løse sine problemer. Dagens tema INF1070 INF1070 INF1070

GetMutex(lock) { while(testandset(lock)) {} } En context switch kan ikke ødelegge siden testen og endringen av lock skjer i samme instruksjon.

UNIVERSITETET I OSLO

Anbefalt litteratur: Pensum-bøker: Forelesere: Velkommen til INF Introduksjon til operativsystemer og datakommunikasjon

Velkommen til INF Introduksjon til operativsystemer og datakommunikasjon

Dagens tema: Parallellstyring

INF1070. Velkommen til. Datamaskinarkitektur. Motto: Hvordan bygger man en datamaskin? INF1070

IN 147 Program og maskinvare. Dagens tema

AVSLUTTENDE EKSAMEN I. TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Løsningsforslag. Torsdag 29. November 2007 Kl

INF1040 løsningsforslag oppgavesett 7: Tall og geometrier

Generell informasjon

Norsk informatikkolympiade runde. Sponset av. Uke 46, 2017

INF225 høsten 2003 Prosjekt del 4: kodegenerering

Oversikt. INF1000 Uke 2. Repetisjon - Program. Repetisjon - Introduksjon

Transkript:

Dagens tema: Oversikt over min del av IN147A Bit-mønstre Tallsystemer MIPS assemblerspråk C Datatyper... samt for de som tar hele IN147 Operativsystemer Parallellisering Pensum Eksamen Veien videre Ark 1 av 19 Forelesning 15.5.2000

Bit-mønstre Det grunnleggende for all programmering på maskin-nært nivå: Alt er bare bit-mønstre! Programmereren velger hva et ord med fire byte skal tolkes som: Fire tegn (ISO 8859-1 hos oss). Ett, to, fire eller åtte heltall med eller uten fortegns-bit. Et 32-bits flyt-tall (eller halvparten av et 64-bits flyt-tall). En MIPS-instruksjon. Valget foretas ved å velge hvilke operasjoner som skal foretas på bit-mønsteret. Forelesning 15.5.2000 Ark 2 av 19

Representasjon av heltall Alle heltall kan angis med vilkålig grunntall. Vi er interessert i binære tall, oktale tall (notasjon 0177), desimal tall (notasjon 127), og heksadesimale tall (notasjon 0x7f). Overgangen mellom binære, oktale og hex-tall er triviell; omforming mellom desimale og binære krever multiplikasjon/divisjon med 10. Flyt-tall Standarden IEEE 754 for 32-bits flyt-tall: 31 30 23 22 0 S Eksponent Mantisse S er fortegnet; 0 for positivt, 1 for negativt. Grunntallet er 2. Eksponenten er på 8 bit og lagres med fast tillegg 127. Mantissen er normalisert og på 24 bit, men kun de 23 etter binærkommaet lagres. Forelesning 15.5.2000 Ark 3 av 19

Programmering i assemblerspråk Når programmerer man i assemblerspråk? Når hastighet er det viktigste. Når koden må ta ekstremt liten plass. Når man trenger full kontroll over den genererte koden. Når man trenger tilgang til spesielle maskinressurser. Spesielle operasjoner Følgende operasjoner finnes sjelden i høynivåspråk: Maske-operasjoner Skift-operasjoner (logisk og aritmetisk skift; rotasjoner). Forelesning 15.5.2000 Ark 4 av 19

Hvilke operasjoner finnes? (De fete operasjonene er pseudoinstruksjoner.) Heltallsaritmetikk add, addu, addi, addiu, sub, subu +, mult, multu, div, divu, Flyttallsaritmetikk abs.x, neg.x v, v add.x, sub.x, mul.x, div.x +,,, cvt.x.y Omforming Maske-operasjoner and, andi, or, ori, xor, xori,, Skifting og rotasjoner sll, sllv, srl, srlv sra, srav rol, ror Logisk skift Aritmetisk skift Rotasjon Sammenligninger slt, sltu, slti, sltiu c.eq.x, c.lt.x, c.le.x < (heltall) =,<, (flyt-tall) Forelesning 15.5.2000 Ark 5 av 19

Flytting mellom registre move mflo, mfhi Kopiér register Kopiér fra lo/hi mfc1, mtc1 Kopiér fra/til C 1 Lesing og skriving la, li, lui lw, lh, lhu, lb, lbu sw, sh, sb Legg inn konstant Les data fra RAM Skriv data til RAM Hopp b, j, jr Hopp beq, bne, ble, bleu,... Hopp om =,,<,... bc1f, bc1t Hopp om C 1 T/F jal, jalr Funksjonskall Diverse andre nop Gjør ingenting Forelesning 15.5.2000 Ark 6 av 19

Programmering i C Når programmerer man i C? Når man liker språket. Når man utfører systemarbeid i UNIX (og noen andre operativsystemer). Når hastighet er viktig. Når man vil være sikker på at programmet kan gå på alle mulige maskiner. Viktig Separatkompilering. Koplingen mot assemblerspråk. Pekere og vektorer. Operasjoner på pekere, pekere kontra vektorer; referanseparametre. Hvordan opprettes objekter? Husk å fjerne dem! Forelesning 15.5.2000 Ark 7 av 19

Pekere Grunnlaget for å forstå pekere: En peker er en adresse i hurtiglageret! Det viktigste når det gjelder pekere, er å huske på hva som er en peker og hva som blir pekt på. int a = 5, *p; p = &a; /* Kopiering av pekerverdi */ *p = 4; /* Kopiering av heltallsverdi */ p = 3; /* Typefeil! */ Operatoren = kopierer alltid en verdi; operandenes type angir om dette er en pekerverdi eller en annen type verdi. Pekere og vektorer Det er en fast sammenheng mellom pekere og vektorer: a[i] *(a+i) Forelesning 15.5.2000 Ark 8 av 19

Datatyper Hva avgjør valget av datatype? Hvor lett er det å programmerer den? Bidrar den til å forenkle problemet? Hvor rask er den å bruke? Hvor stor plass tar den? Hvor dynamisk er den? Viktigste alternativer Pekere. Matriser. Tekster. Lister. Ringbuffere. Forelesning 15.5.2000 Ark 9 av 19

Operativsystemer I kurset har vi fokusert på UNIX, men prinsippene gjelder i større eller mindre grad for alle operativsystemer. Hva er en prosess? En prosess er et program under kjøring. Stakk Data Kode Hvordan oppstår prosesser Prosesser lages med fork. De kan endre innhold med execve. Forelesning 15.5.2000 Ark 10 av 19

Hvordan overføres parametre? Programparametrene overføres som de to første parametrene til main: int main(int argc, char *argv[]) Hva er omgivelsen? Omgivelsen er en samling definisjoner om den enkelte bruker og hans eller hennes preferanser. Definisjonene er av typen NAME=dag PATH=/local/bin:/bin:/usr/bin:. PRINTER=prent De overføres på én av to måter: 1. via den globale variabelen extern char **environ; 2. som tredje parameter til main: int main(...,..., char **env) Forelesning 15.5.2000 Ark 11 av 19

Parallellitet Formålet med parallellitetskontrollen er å forhindre kappløp ved å sikre kritiske regioner og hindre vranglås og utsulting. Hvorfor programmerer man parallelt? Noen problemer er naturlig parallelle. For å få opp hastigheten. Teknikker Følgende teknikker er blant de viktigste: UNIX-prosesser med wait samt UNIX-signaler signal og pause. UNIX-rør: pipe, read og write. Felles lager, lettvektsprosesser Semaforer Monitorer Meldinger Linda Forelesning 15.5.2000 Ark 12 av 19

Semaforer En semafor er en datastruktur med en teller og en kø: Verdi Kø - - - Semaforer har to operasjoner: down(&s) Hvis verdien til s er > 0, vil den bli senket med 1. Hvis ikke, vil prosessen bli blokkert og dens nummer lagt til køen til s. up(&s) Hvis køen til s er tom, økes verdien med 1. Hvis ikke, fjernes ett prosessnummer fra køen, og den tilhørende prosessen startes opp igjen. Beskyttelse av kritisk region semaphore mutex = 1; /* Mutual exclusion */. down(&mutex); Kritisk region up(&mutex); Forelesning 15.5.2000 Ark 13 av 19

Meldinger Brukerne kan definere en kø av meldinger: Kø - - - - Køer har to operasjoner: send(q, kode, &data) legger data med angitt kode i køen; kallet blokkerer om køen er tom. receive(q, kode, &data) henter data med angitt kode i køen; kallet blokkerer inntil ønskede data finnes. Forelesning 15.5.2000 Ark 14 av 19

Linda I Linda skjer synkroniseringen og dataoverføringen via et eget tuppellager. Produment-konsumentproblemet med Linda void producer(void) { while (1) { data = produce_item(); in("free"); out("data", data); } } void consumer(void) { while (1) { in("data",?data); out("free"); consume_item(data); } } /* Initiering: */ for (i = 1; i <= N; ++i) out("free"); Forelesning 15.5.2000 Ark 15 av 19

Pensum Følgende er pensum i min del av kurset: Alt som er forelest. Kapittel 3.1 3.11, 4.1 4.5 samt de første seks sidene av 4.8. Vedlegg A.1 A.10 I tillegg kommer det som Sigbjørn definerer som pensum. Se forøvrig nettsiden til kurset. Forelesning 15.5.2000 Ark 16 av 19

Eksamen Eksamen er mandag 29. mai klokken 9. Den varer 4 timer (for IN 147A) eller 6 timer. Hjelpemidler Alle trykte og skrevne hjelpemidler er tillatt. Batteridrevet lommekalkulator er lov, hvis den ikke inneholder programmer når eksamen starter. Den vil neppe være til særlig hjelp. Hva slags oppgaver kan forventes fra meg? Programmering i C og assembler, for eksempel oversettelse. Et eller annet om datastrukturer. Semaforer og annen parallellstyring (ikke IN147A). Se ellers tidligere års oppgaver. Forelesning 15.5.2000 Ark 17 av 19

Sjekk godkjenningslister Det skal være slått opp lister over hvem som har fått godkjent obligatoriske oppgaver. Sjekk disse! Ta kontakt med gruppelærer (eller meg) hvis du mener det er gjort feil. Problemer under eksamen Eksamensdagen vil Sigbjørn og jeg gå runde i eksamenslokalet klokken 10 (og klokken 14 for IN147). Da er det anledning til å stille spørsmål. Forelesning 15.5.2000 Ark 18 av 19

Veien videre Om du liker programmeringsspråk, anbefales IN102 Programmeringslaboratorium IN211 Programmeringsspråk IN310 Kompilatorteknikk operativsystemer, anbefales IN-MOS Moderne operativsystemer IN305 Parallellprogrammering & op.sys parallellitet og kommunikasjon, anbefales IN270 Datakommunikasjon digitalteknikk, anbefales IN240 Digital systemkonstruksjon IN241 VLSI-konstruksjon Forelesning 15.5.2000 Ark 19 av 19