Programování na strojové úrovni

• 39 hod. přednášky
• 26 hod. pc laboratoře

Studenti se seznámí s jednou konkrétní architekturou procesoru. Naučí se používat nejdůležitější instrukce daného procesoru a koprocesoru FPU, jazyk symbolických instrukcí a budou schopni vytvářet jednoduché programy, překládat je a spojovat do spustitelných programů. Získají základní vědomosti o předávání řízení, předávání parametrů, přehled o službách operačního systému a jejich volání a budou schopni tyto získané vědomosti prakticky používat.

Studenti získají základní vědomosti o architektuře a činnosti procesoru, které patří k základním znalostem všech odborníků oboru IT. Naučí se řešit jednoduché problémy v jazyku symbolických instrukcí a návaznost na vyšší programovací jazyky.

Seznámit s programováním počítačů na nejnižší úrovni se zaměřením na vybranou architekturu. Seznámit a naučit aktivně pracovat s číselnými soustavami, zobrazováním čísel bez a se znaménkem, aritmetikou v dvojkové soustavě a se zobrazováním reálných čísel. Seznámit s vybranou konkrétní architekturou procesorů, formátem instrukcí a adresovacími režimy. Naučit aktivně programovat běžné řídící konstrukce v asembleru s daným souborem instrukcí. Propojit programování v asembleru na nízké úrovni s programovacími jazyky vyšší úrovně knihovnami a službami operačního systému. Naučit používat koprocesor pro práci s reálnými čísly (FPU).

Základní znalost programování v jazyce C.

• Marek, R.: Assembler pro PC - učíme se programovat v jazyce, Computer Press, 2003, ISBN 80-7226-843-0
• Duntemann, Jeff. Assembly language step-by-step: programming with linux. 3rd ed. Indianapolis: Wiley, 2009. ISBN 978-0470497029.
• Intel® 64 and IA-32 architectures software developer’s manual combined volumes: 1, 2A, 2B, 2C, 2D, 3A, 3B, 3C, 3D, and 4. Webové stránky společnosti Intel [online]. [cit. 2022-01-06]. Dostupné z: https://www.intel.com/content/dam/develop/public/us/en/documents/325462-sdm-vol-1-2abcd-3abcd.pdf
• The Netwide Assembler: NASM, Quick reference Guide [online]. [cit. 2022-01-06]. Dostupné z: https://www.nasm.us/xdoc/2.15.05/nasmdoc.pdf

• Intel® 64 and IA-32 architectures software developer’s manual combined volumes: 1, 2A, 2B, 2C, 2D, 3A, 3B, 3C, 3D, and 4. Webové stránky společnosti Intel [online]. [cit. 2022-01-06]. Dostupné z: https://www.intel.com/content/dam/develop/public/us/en/documents/325462-sdm-vol-1-2abcd-3abcd.pdf
• The Netwide Assembler: NASM, Quick reference Guide [online]. [cit. 2022-01-06]. Dostupné z: https://www.nasm.us/xdoc/2.15.05/nasmdoc.pdf

1. Úvod, číselné soustavy, reprezentace čísel, binární aritmetika.
2. Základní funkce procesoru, strojový jazyk, jazyk symbolických instrukcí, asembler.
3. Architektura procesoru - registry, typy operandů, formát instrukcí, adresování paměti, přerušení.
4. Architektura procesoru - přenosy, aritmetické a logické instrukce.
5. Architektura procesoru - posuny a rotace, předávání řízení.
6. Architektura procesoru - další instrukce.
7. Půlsemestrální test.
8. Zásady programování ve strojovém jazyku, základní řídící konstrukce.
9. Funkce, standardní předávání řízení a parametrů.
10. Programové moduly, knihovny, služby operačního systému.
11. Koprocesor FPU - architektura, reprezentace reálných čísel, instrukční sada.
12. Koprocesor FPU - instrukční sada, programování a ukázky použití.
13. Překladač jazyka symbolických instrukcí - pseudoinstrukce, direktivy, výrazy, operátory, operandy a makra.

1. Vývojové prostředí pro asemblery, překlad, sestavení a spuštění programu v příkazové řádce.
2. Číselné soustavy (převody mezi soustavami), číselné kódy (reprezentace záporných čísel, reálná čísla).
3. Hypotetický počítač (programování a ladění kódu ve vývojovém prostředí).
4. Aritmetické a logické instrukce, instrukce posunů a rotací.
5. Test - řešení jednoduchého matematického problému v asembleru.
6. Skokové instrukce a základní řídicí konstrukce (if-then-else, while, do-while, for, switch-case).
7. Práce s pamětí (proměnné, pole).
8. Test - programování základních řídících konstrukcí.
9. Volání funkcí a předávání parametrů funkcím.
10. Volání služeb a funkcí operačního systému a volání funkcí z knihoven vyšších programovacích jazyků.
11. Test - jednoduchý program s uživatelským vstupem a výstupem z příkazové řádky.
12. Práce s koprocesorem FPU.
13. Test - programování koprocesoru.

Nejméně 20 bodů získaných v průběhu semestru.

Minimální počet bodů nutný pro úspěšné absolvování semestrální zkoušky je 25.

• půlsemestrální písemný test
• testy v počítačových cvičeních