### Опыт чтения курса «Архитектура ЭВМ и язык ассемблера» на факультете ВМК МГУ.
 
_Георгий Курячий_ _Факультет ВМК МГУ имени М.В.Ломоносова_

2025

---

### О себе

[Георгий Курячий](https://uneex.org/FrBrGeorge)

* Разработчик [Базальт СПО](https://www.basealt.ru/company)
* Участник [ALT Linux Team](https://altlinux.org)
* [Преподаватель ВМК МГУ](https://uneex.org/LecturesCMC) с 1987 года

----

### Опыт преподавания
* Студентом — в [ВМШ](http://vmsh.cmc.msu.ru)
* С конца 90-х — [спецкурсы](https://uneex.org/LecturesCMC) по UNIX/Linux и Python
  * В том числе пятидневные интенсивы
* 2016-2019 — базовые дистанционные курсы первого года обучения для филиалов
* 2020-… + кафедральные курсы
  * Linux, Python, Сети, RISC-V

---

### АЭиЯА
_Архитектура ЭВМ и язык ассемблера_
* 2016-2017 — [СФ МГУ, MIPS, 96 ак. ч.](https://moodle.cs.msu.ru/course/view.php?id=42)
 * В соавторстве с Михаилом Рудаченко
* 2019 — [ВМК, MIPS, 20 ак. ч. лекций](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssembler2019)
* 2019 — [ФКН ВШЭ, MIPS, 40 ак. ч.](https://uneex.org/HSE/ArchitectureASM)
 * [Адаптирован под RISC-V](https://andrewt0301.github.io/hse-acos-course/) Андреем Татарниковым
* 2022, 2024, 2025 — [ВМК, RISC-V, 26 ак. ч. лекций](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssembler2025)
 * [Проект курса второго семестра, 96 ак. ч.](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssemblerProject)

---

### Принципы ###

* Изучаем только то, подо что есть практика
  * Остальное — обзорно
* К каждой лекции есть практическое Д/З
  * Проверяется автоматически [EJudge](https://ejudge.ru)
* Лекции транслируются онлайн 
  * Доступны для просмотра
* Информационная группа в Telegram

«[Особенности преподавания научно-практических дисциплин в области ИТ](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssembler2025/Annotation)»

---

### Практика ###
* «Живая», но простая архитектура
  * ⇒ ~~8086~~, ~~MIPS~~, ~~[Little man computer](https://en.wikipedia.org/wiki/Little_Man_Computer)~~…
  * ⇒ ~~x86_64~~ …
* Должна быть доступна каждому
  * ⇒ Эмулятор
* Make Assembler GREAT AGAIN!!!
  * ⇒ IDE + «Игрушечная» периферия

----

### Учебные машины ###
* Базовые идеи архитектуры ЭВМ
  * адресация, инструкции, регистры, …
* **Не** входят в спецкурс
* Преподаются на ВМК с прошлого века
* [Полный эмулятор](https://github.com/cmc-python/modelmachine)
  * Интерактивный и пакетный запуск
  * Автор — Владимир Лютов

----

### Основная архитектура ###

* До 2019 — MIPS, после 2021 — RISC-V
* Базовый эмулятор — [RARS](https://github.com/TheThirdOne/rars)
 * Интерактивный и пакетный запуск
* _Нет_ практики по темам:
 * Виртуальная память и MPU
 * Аппаратные потоки (HART)
 * Виртуализация

---

### Лекции ###

* [Магистерский спецкурс](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssembler2025) кафедры АСВК
  * 26 ак. часов
  * [Канал в YouTube](https://www.youtube.com/playlist?list=PL6kSdcHYB3x7TqvWZDPJM_TOBbdXQkd8v) ([копия на ЯДиске](https://disk.yandex.ru/d/exjUiN2tHH_NoA))
* 32 домашних задания
  * [Автоматическая проверка](https://uneex.org/static/ArchitectureAssembler2025/standings.html) Д/З ([EJudge](https://ejudge.ru))
  * [Финальное задание](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssembler2025/Homework_BlockadeTask) в качестве экзамена
* [Группа в Telegram](https://t.me/uneex_talks/15076)

----

### Особенности спецкурса ####
* Только screencast, никакой доски
* Только RISC-V (без УМ и других архитектур)
* Преимущественно RARS
 * Дополнительно про конвейер на базе [Ripes](https://ripes.me)
* Контроль обязательного Д/З (недельный дедлайн)
* Темы, отсутствующие в практике, вынесены в финальный обзор
 * К сожалению, это в т. ч. виртуальная память
* Спасибо за активное участие Михаилу Стёпушкину (aka `COKPOWEHEU`)!

----

### [Проект курса второго семестра](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssemblerProject) ###
* 48 ак. ч. [лекций](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssemblerProject#Lectures)
* 48 ак. ч. [практических занятий](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssemblerProject/Seminars)
* Три раздела:
 * Учебные ЭВМ
 * Система команд RISC-V
 * Надстройки классической архитектуры ЭВМ
* «Сложные» темы (наподобие MMU) продолжают оставаться обзорными.

---

### Работа в RARS ###

[![Работа в RARS](img/RARS_Run.png "RARS")](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssemblerProject/06_AboutRISCV#RARS)

----
### [RARS](https://github.com/TheThirdOne/rars) ###
* Только _функциональная_ эмуляция
* Написан на Java как [эмулятор MIPS](https://dpetersanderson.github.io) в 2010-х
* [Модифицирован под RISC-V](https://github.com/TheThirdOne/rars)
  * Пришлось [немного доработать](https://github.com/FrBrGeorge/rars)
  * Отчасти реализует устаревшее расширение **N**
* Отвечает требованиям курса (наглядность и пакетный запуск)

----

### MMIO-дисплей ###

[![Дисплей](img/BitmapDisplay.png)](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssembler2025/08_Input_Output#Display)

----
### Прерывания ###
* Таймер
* Клавиатура консоли или «лабораторного пульта»
[![DigiLab](img/DigiLab.png)](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssembler2025/08_Input_Output#DigiLab)

----

### [Кеш и предсказатель переходов](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssembler2025/11_CacheBPT) ###

|![Кеш](img/MARScache.png) | ![BHT](img/BHT2_NOT.png) |
| ------------------------ | ------------------------ |

и т. д.

---

### Недостатки и планы ###

* Часть практики не имеет проверяемого Д/З
* «Старшая» часть курса — обзорная:
 * Защита памяти
 * Виртуальная память
 * Аппаратные потоки
 * Уровни выполнения
 * …
* Нет прямой связи с курсом «Операционные системы»

----

### Что хотелось бы ###
* Сменить эмулятор _с сохранением требований_
  * QEMU + IDE
    * Внешние устройства?
  * QEMU-gdb + TUI
  * Какой-то из новых (возможно, [QtRvSim](https://github.com/cvut/qtrvsim))
* Реанимировать курс «[От ассемблера к Си](https://moodle.cs.msu.ru/course/view.php?id=45)»
  * …а не наоборот ☺!
* Продвинуть «[большой](https://uneex.org/LecturesCMC/ArchitectureAssemblerProject)» курс во второй семестр

---

### Дружественные проекты ###

* «[Каракатица](https://karakatitsariscv.github.io)» Михаила Стёпушкина (персональный проект)
* [ACOS](https://andrewt0301.github.io/hse-acos-course/) Андреея Татарникова (ФКН ВШЭ)

---
## Контакты

[Георгий Курячий](https://uneex.org/FrBrGeorge), [ВМК МГУ](https://cs.msu.ru), [Базальт СПО](https://www.basealt.ru)

Gmail / Telergam: `FrBrGeorge`