---

Введение в архитектуру ЭВМ

2023/24 учебный год г., Институт математики и информационных технологий,
II курс
4 семестр
Направления бакалавриата:

• 09.03.02 - Информационные системы и технологии
• 09.03.04 - Программная инженерия

Лектор:

• Богоявленский Юрий Анатольевич <ybgv@cs.petrsu.ru>
  Из интервью Ю. А. Богоявлекнского к 75-летию ПетрГУ

Лабораторные работы ведут:

• Богоявленская Ольга Юрьевна <olbgvl@cs.petrsu.ru>
• Чистяков Дмитрий Борисович <chistyak@cs.petrsu.ru>

Новости и объявления

Материалы лекций

• 09 февраля. Вводная лекция. Задача 1. Текст, видео, пример в отладчике.
• 16 февраля. Регистры. Системы счисления, порядок байтов, символьные имена. Регистры (видео). Текст, видео.
• 01 марта. Коды символов. Системные вызовы. Файлы stdin, stdout. Задача 3. Текст, видео, пример в отладчике 1, пример в отладчике 2.
• 15 марта. Машинная арифметика. Дополнительный код. Система команд. Программа 2to10. Текст, видео, пример в отладчике.
• 22 марта. Типы данных. Плавающая точка. Команды SIMD. Переполнение. Директивы определения данных. Текст, видео, пример в отладчике, демонстрация работы SIMD.
• 29 марта. Структура команды. Смещение. Перемещение. Режимы адресации. Текст, видео, пример в отладчике
• 05 апреля. Стек. Функции, введение. Текст, видео, пример в отладчике. функции видео.
• 12 апреля. Поведение стека при вызовах функций по соглашениям ABI. Текст, видео.

Регламентирующие документы

• Список заданий и контрольные сроки сдачи
• Вопросы к зачету и экзамену
• Пример билета
• РПД Введение в архитектуру ЭВМ, ИСиТ 1 курс
• РПД Введение в архитектуру ЭВМ, ПИ 1 курс

Инструкции по организации работы

• Запуск отладчика KDBG из Windows: Xming или VcXsrv
• Краткая инструкция по работе с отладчиком gdb, видео инструкция по работе с отладчиком gdb

Список основной литературы

• Центральные процессоры персональных ЭВМ
• Ассемблер в Linux для программистов C

Учебно-методические материалы

• Загрузочный образ GNU/Linux для студентов в формате OVA для VirtualBox
• Место архитектурной культуры в информатике
• Ю. А. Богоявленский Дисциплина «Введение в архитектуру ЭВМ» — минималистский подход
• Работа с GNU Assembler, Emacs и DDD
• Using as (русская версия / локально)
  • Сопоставление синтаксиса AT&T и синтаксиса Intel
• Отладка с помощью GDB
• KDbg - User's Manual

Примеры

• Демонстрация работы счетчиков размещения, свойств меток и абсолютных символьных имен (файлы Sym-names.S и my-macro, Makefile)
• Пример организации макрокоманд (файлы m.S и my-macro, Makefile)
• Пример получения десятичных цифр двоичного числа (2to10.S,my-macro,Makefile)
• Примеры директив определения данных и обнаружение переполнения, Makefile, my-macro
• Демонстрация режимов адресации, my-macro, Makefile
• Пример работы со стеком, my-macro, Makefile
• Пример организации функций. Исходный текст, my-macro, Makefile
• Пример вызова из программы на языке С функций на языке ассемблера ( Read_Sym.S, Trans_Sym.S, call-as.c , Makefile)
• Простой пример вызова функции на языке C из функции на языке ассемблера ( main.s, func.c, Makefile)
• Пример вызова функции Read_Sym на языке C из функции main на языке ассемблера ( main.S, Read_Sym.c, Trans_Sym.S, my-macro , Makefile)
• Пример использования библиотеки libc, вызовы scanf и printf (call-libc.S, Makefile, используйте файл my-macro из задания N 3)
• Пример использования макрокоманд для вызова scanf и printf ( call-libc-macro.S, my-macro, libc-macro, Makefile)
• Пример раздельной трансляции (main.S, Read_Sym.S, Trans_Sym.S, my-macro, Makefile)

Иллюстрации

• Эвм Урал-1, внешний вид (Политехнический музей, Москва, фото Ю.А. Богоявленского)
• Эвм Урал-1, краткая справка
• Пирамида виртуальных машин
• Архитектура IA-32 Intel
• Архитектурные типы данных (рис. 1)
• Архитектурные типы данных (рис. 2)
• Схема организации функций
• Работа стека в примере "Организация функций"
• Плоская (Flat) модель памяти

Список дополнительной литературы

• Реализация glibc cтандартной библиотеки языка Си
• Стандартная библиотека языка Си (libc) wikipedia
• Системные вызовы (рус.)
• Системные вызовы (англ.)
• Использование GNU ассемблера as
• Johnathan Bartlett. Programming from the Ground Up (локальная копия)
• Blum R. Professional Assembly Language
• От C к Ассемблеру
• Солашения о связях для разных платформ
• Прикладной двоичный интерфейс (ABI - Application Binary Interface) ОС Linux для i386, в том числе для языка C

Руководство от Intel

• Базовая архитектура
• Описание команд A-M
• Описание команд N-Z
• Руководство Intel для разработчиков ПО
• Обновленные версии описания базовой архитектуры, системы команд и инструкций по системному программированию одним документом (Volume 1, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B и 3C).
  Структура документа:

  Volume 1: Describes the architecture and programming environment of processors supporting IA-32 and Intel 64 architectures.

  Volume 2: Includes the full instruction set reference, A-Z, in one volume. Describes the format of the instruction and provides reference pages for instructions. 

  Volume 3: Includes the full system programming guide, Parts 1, 2, and 3, in one volume. Describes the operating-system support environment of Intel 64 and IA-32 architectures, including: memory management, protection, task management, interrupt and exception handling, multi-processor support, thermal and power management features, debugging, performance monitoring, system management mode, virtual machine extensions (VMX) instructions, and Intel® Virtualization Technology (Intel® VT).

---