Архитектура ЭВМ и язык ассемблера
проект курса второго семестра
Концепция: это курс про архитектуру ЭВМ, ассемблер нужен только тогда, когда он иллюстрирует особенности архитектуры в частности и низкоуровнего программирования вообще.
Практика: первые несколько занятий проходят на базе эмуляторов учебных машин, остальные — на базе эмулятора MIPS (скорее всего, MARS, но возможно и SPIM).
План лекций
Сводный развёрнутый план по всем темам. Примерная разбивка по два часа. Возможно, некоторые темы толстоваты, тогда они занимают четыре
Эмулятор MIPS, базовые сведения об архитектуре и работе; простейшая программа
MIPS — архитектура и система команд
- (схема), цикл работы процессора (понятие о микрокомандах), базовые сведения о системе команд и работе программы
- индексация, SPIM: работа с байтами. Секции .text и .data; выравнивание
TODO добавить "структуры", распилить и половину переместить ближе к концу
- индексация, SPIM: работа с байтами. Секции .text и .data; выравнивание
Взаимодействие процессор-память
- Шина. Взаимодействие процессор-память; RAM, ROM, Reg; Гарвард/Принстон; 100 циклов для одного обращения к памяти
Конвенции, псевдоинструкции и макросы
- Структура памяти, псевдоинструкции, макросы, понятие о конвенциях (именование и использование регистров).
- Стек (+.stack). Подпрограммы и связанные с ними конвенции
Фреймы, локальные переменные, рекурсия
- Фреймы, локальные переменные, рекурсия, ещё конвенции
- Исключения (FPU, арифм., переполнения) syscall. Обработчики исключений. Проблема исключения посреди инструкции. Роль ОС в обработке.
Внешние устройства и ввод/вывод
- I/O: порты, MMIO, SPIM: виды внешних устройств
Другие ассемблеры, Язык программирования Си как макроассемблер
Понятие компоновки и конвенций относительно загружаемых форматов
Ещё темы
- Раздельная компиляция, компоновка, библиотеки
- Переменные и выражения периода компиляции, препроцессор
- Загружаемые форматы, другие ассемблеры и конвенции
- Си как макроассемблер (2-4 лекции)
TODO
- MARS
- подготовка конфигов и параметров командной строки для разных режимов работы
По лекциям/практикуму (какие режимы нужны?)
- для запуска в EJudge (см. ниже два варианта)
- подготовка конфигов и параметров командной строки для разных режимов работы
- Ejudge
- УМ — нужен ли?
- Засунуть туда MARS
- MARS — в/в из командной строки
- MARS — организация в/в для программы вида «возьмите из памяти, положите в память» при помощи обмазывания дополнительным кодом, лежащим в нестандартных адресах и минимального преобразования исходного кода
- QEMU
- Windows?
- Сеть как в Virtualbox (с пробросом портов для SSH)
- Минимальный образ со всем необходимым
- Методички (в первую очередь для виндовз)
- Использование УМ*
- Установка и использование MARS
- Установка и использование QEMU с обмазкой
- Доступ/передача файлов в QEMU из виндовз (WinSCP/PuTTY?)