Detail předmětu

Programování na strojové úrovni

FIT-ISUAk. rok: 2018/2019

Číselné soustavy: zobrazování celých čísel bez a se znaménkem, aritmetika ve dvojkové soustavě, reálná čísla ve formátu IEEE-754. Strojový jazyk: jazyk symbolických instrukcí, základní funkce počítače. Konkrétní architektura procesoru: registry, základy organizace paměti, adresování, systém přerušení, práce s koprocesory, soubor instrukcí a jejich formát. Programování na úrovni strojového jazyka: základní programátorské konstrukce, překlad a linkování kódu. Návaznost na vyšší programovací jazyky: standardní předávání řízení a parametrů při volání funkcí, služby operačního systému. Koprocesor: formát čísel, instrukční sada, programování koprocesoru FPU.

Garant předmětu

Výsledky učení předmětu

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.

Prerekvizity

Základní znalost programování v jazyce C.

Doporučená nebo povinná literatura

  • Marek, R.: Assembler pro PC - učíme se programovat v jazyce, Computer Press, 2003, ISBN 80-7226-843-0
  • Carter, P.: Assembly language tutorial, http://www.drpaulcarter.com/pcasm/, 2002


Způsob a kritéria hodnocení

  • půlsemestrální písemný test
  • testy v počítačových cvičeních

Podmínky zápočtu:
Nejméně 20 bodů získaných v průběhu semestru.

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

Jazyk výuky

čeština, angličtina

Osnovy výuky

    Osnova přednášek:
    1. Úvod, číselné soustavy, aritmetika.
    2. Strojový jazyk, jazyk symbolických instrukcí, asembler.
    3. Základní režim procesorů Pentium: soubor registrů, typy operandů, formát instrukcí, adresování paměti, přerušení.
    4. Soubor instrukcí procesorů Pentium. Celočíselné instrukce.
    5. Celočíselné instrukce, pokračování.
    6. Celočíselné instrukce, pokračování.
    7. Zásady programování ve strojovém jazyku, typické řídící konstrukce.
    8. Jazyk symbolických instrukcí.
    9. Jazyk symbolických instrukcí, pokračování.
    10. Programové moduly, knihovny, služby operačního systému. Procedury a funkce, standardní předávání řízení a parametrů.
    11. FPU procesorů Pentium.
    12. Soubor instrukcí FPU.

    13. Osnova počítačových cvičení:
      1. Principy programování v symbolickém jazyku. Překlad, sestavení a spuštění programu.
      2. Jednoduché programy v symbolickém jazyku.
      3. Překladač NASM a sestavující program LINK.
      4. Služby operačního systému. Programování periférií PC.
      5. Standardní předávání řízení a parametrů procedur a funkcí.
      6. Individuální složitější programy.
      7. Programování FPU.

Cíl

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).

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

  • testy v počítačových cvičeních zmeškané z důvodu nemoci nebo jiné, řádně doložené absenci lze nahradit v následujícím cvičení případně v jiném termínu domluveném s garantem předmětu

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova


  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.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova


  1. Číselné soustavy (převody mezi soustavami), číselné kódy (reprezentace záporných čísel).
  2. Překlad, sestavení a spuštění programu v příkazové řádce. Vývojové prostředí pro asemblery. Ladění programu ve vývojovém prostředí a v samostatném nástroji na ladění.
  3. Práce s registry a s pamětí (proměnné, pole).
  4. Aritmetické instrukce.
  5. Logické instrukce, instrukce posunů a rotací, skokové instrukce.
  6. Test.
  7. Volání funkcí a předávání parametrů funkcím registry, knihovna pro vstupní a výstupní operace.
  8. Základní řídicí konstrukce (if-then-else, while, do-while, for, switch-case).
  9. Instrukce pro práci s řetězci (poli).
  10. Test.
  11. Volání funkcí a předávání parametrů funkcím z knihoven vyšších programovacích jazyků.
  12. Práce s koprocesorem FPU.
  13. Test.