Technische Informatik II

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1 Einleitung Überblick dummy Technische Informatik II Übungen Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Sommersemester 2013 Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 1 / 22

2 Überblick - heute Einleitung Überblick dummy Entwicklungsumgebung aufsetzen erste Aufgabe Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 2 / 22

3 Einleitung Überblick - ab nächster Woche Überblick dummy nächste Woche GDB Hilfe + Fragen danach eine Woche Hilfe abwechselnd Abnahmen praktische und theoretische Aufgabe Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 3 / 22

4 Überblick Einleitung Überblick Rahmenbedingungen Aufbau Hilfe und Betrug geplant: theoretische Aufgaben, 4 Blätter á 10 Aufgaben 6 praktische Aufgaben mit Verständnisfragen bei Abnahme Bedingungen: Schein: 66% der theoretischen Aufgaben votieren, 5 praktische Aufgaben rechtzeitig abgeben Prüfungszulassung: 50% der theoretischen Aufgaben votieren, 4 praktische Aufgaben rechtzeitig abgeben eine praktische Lösung kann in ein zusätzliches Aufgabenblatt mit 10/10 Votierungen umgewandelt werden 4+1 Blätter á 10 Aufgaben Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 4 / 22

5 Rahmenbedingungen Einleitung Überblick Rahmenbedingungen Aufbau Hilfe und Betrug Termine sind fest Lösungen der theoretischen Aufgaben können in begründeten Ausnahmefällen vor der Übung dem Übungsleiter per geschickt werden, hinterher nicht mehr! die -Aufgabenlösungen müssen auf dem Abnahmelaptop laufen, Emulatoren und eure Heimrechner zählen nicht abhängig von der Teilnehmeranzahl je Übung erfolgt eine Einzel- oder Gruppenbearbeitung (2 Personen) der Aufgaben Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 5 / 22

6 Aufbau Einleitung Überblick Rahmenbedingungen Aufbau Hilfe und Betrug praktische Aufgaben teilen sich auf in drei aufeinander aufbauende Aufgaben mit eigenem Betriebssystem drei Aufgaben als Programm unter Linux Aufgaben 1-3 müssen erledigt werden Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 6 / 22

7 Hilfe Einleitung Überblick Rahmenbedingungen Aufbau Hilfe und Betrug bei Problemen mit Aufgaben rechtzeitig beim Übungsleiter melden (kommt einfach im Büro im Raum G vorbei oder schreibt eine ) per bekommt ihr in der Regel innerhalb von 24 Stunden eine Antwort (Werktags) wenn ihr uns wegen einer praktischen Aufgabe schreibt, dann schickt euer Projekt bitte im Anhang gleich mit, damit wir falls nötig in euren Code sehen können Wir geben euch gerne Hilfestellungen, aber wir werden nicht für euch euren Code debuggen. Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 7 / 22

8 Betrug Einleitung Überblick Rahmenbedingungen Aufbau Hilfe und Betrug bei Betrugsversuch bei einer theoretischen Aufgabe werden alle Votierungen eines Aufgabenblattes gestrichen bei Betrugsversuch bei einer praktischen Aufgabe muss eine praktische Aufgabe zusätzlich gelöst werden und spätestens eine Woche später muss die (vom Betrug betroffene) Lösung erklärt werden können, sonst wird der Betreffende aus der Veranstaltung ausgeschlossen Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 8 / 22

9 Unsere Einleitung Unsere Tipps Konzepte von Betriebssystemen praktisch näher bringen Grundprinzipien der Treiberprogrammierung Grundlagen für Nebenläufigkeit Vorlesungsstoff festigen praktische Erfahrung mit Netzwerkprogrammierung Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 9 / 22

10 Allgemeine Tipps Einleitung Unsere Tipps fangt rechtzeitig mit der Bearbeitung der Aufgaben an fragt, wenn euch etwas unklar ist Es wäre zweckmäßig unter Linux zu entwickeln. Falls ihr euch kein Linux auf eurem Rechner installieren möchtet, könnt ihr auch eine virtuelle Maschine nutzen. Eine kostenlose Lösung gibt es hier: Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 10 / 22

11 Einleitung Entwicklungsumgebung Entwicklungsumgebung 2 Einrichtung der Entwicklungsumgebung Entwicklung unter Linux wird unterstützt ohne Unterstützung auch unter Windows und OSX möglich Dokumentation findet ihr im Projektordner unter doc/html/index.html (u.a. findet ihr dort eine ToDo Liste, die die zu implementierenden Klassen enthält) Anleitung für Ubuntu/Debian: Installation der Entwicklungstools (bei 64-Bit auch libc6-dev-i386) sudo apt g e t i n s t a l l gcc g++ gdb b i n u t i l s qemu doxygen \ g r a p h v i z patch make Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 11 / 22

12 Einleitung Entwicklungsumgebung Entwicklungsumgebung 2 Nutzung der Entwicklungsumgebung gebt unter Linux folgende Befehle in ein Terminal ein: 1 wget /04/v2.4.tar.gz 2 tar xvfz v2.4.tar.gz 3 cd oostubs 4 evtl. Aendern der Makefile, z.b. mittels,,vim Makefile 5 make 6 make doc 7 make run mit make debug könnt ihr euer Betriebssystem debuggen Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 12 / 22

13 Einleitung Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 13 / 22

14 Einleitung Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber : erste Erfahrungen in C++ sammeln oder auffrischen Kennenlernen der Entwicklungsumgebung hardwarenahe Programmierung (CGA Bildschirm und Tastatur) die Aufgabe besteht aus zwei Teilen: dem Bildschirmtreiber dem Tastaturtreiber Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 14 / 22

15 Einleitung Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber Bildschirmtreiber - allg. informationen Wir verwenden den CGA Modus der Grafikkarte Textmodus mit 80*25 Zeichen (80 Spalten, 25 Zeilen) Zeichen werden über memory mapped I/O auf den Bildschirm gebracht Speicherbereich beginnt bei 0xB8000 char* CGA = (char*) 0xB8000 Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 15 / 22

16 Einleitung Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber Bildschirmtreiber - Zeichenausgabe ein Zeichen auf dem Bildschirm entspricht 2 Byte im VideoRAM das erste Byte steht für das Zeichen das zweite Byte beschreibt wie das Zeichen dargestellt wird es ist wie folgt aufgebaut: Bit 0-3 Vordergrundfarbe; 4-6 Hintergrundfarbe; 7 blinken Index eines Zeichens im VRAM: pos = (y * Spalten + x) * 2 die Position des Cursors wird durch ein Doppelbyte angegeben, dass intern in der Grafikkarte gespeichert wird Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 16 / 22

17 Einleitung Bildschirmtreiber - Cursor Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber Cursor Kontrolle: es gibt 18 ein Byte große Steuerregister das Cursoroffset ist ein Doppelbyte, für die Cursorposition brauchen wir Register 14 (HIGH byte) und 15 (LOW byte) das Cursoroffset können wir nur indirekt über Ports zugreifen der Index wird durch Port 0x3d4 gesetzt Daten werden über Port 0x3d5 ausgelesen oder geschrieben Prinzip: Index setzen, dann Daten lesen/schreiben LOW und HIGH Byte müssen zur Position kombiniert werden Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 17 / 22

18 Einleitung Bildschirmtreiber - Beispiel (1) Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber 1 v o i d k e r n e l ( u i n t 3 2 t magic, c o n s t M u l t i b o o t I n f o addr ){ 2 3 c h a r CGA = ( c h a r ) 0 xb8000 ; 4 CGA[0]= a ; // s c h r e i b e e i n z e l n e s Z e i c h e n 5 c o n s t c h a r g r e e t i n g m e s s a g e= H a l l o! ; 6 7 f o r ( u n s i g n e d i n t i =0; i <s i z e o f ( H a l l o! ) ; i ++){ 8 // 80 2 f u e r 2. Z e i l e, 2 i f u e r Z e i c h e n ( Doppelbyte ) 9 CGA[ i ]= g r e e t i n g m e s s a g e [ i ] ; 10 CGA[ i +1]=28; 11 } 12 } Code 1: Beispiel Kernel Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 18 / 22

19 Einleitung Bildschirmtreiber - Beispiel (2) Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber Abbildung 1: vom Beispielcode gezeichneter Bildschirm Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 19 / 22

20 CGA-Stream Einleitung Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber Ausgaben sollen ähnlich wie mit dem cout Objekt möglich sein Manipulatoren = externe Funktionen, die aufgerufen werden (endl,hex,bin,dec) wichtige Datentypen sind int, char, char*, void*, long Umsetzung: 1 Operatoren überladen (Polymorphismus) O Stream& Operator<<(sgp value); gibt Referenz auf sich selbst zurück 2 Manipulatoren implementieren Methoden die einfach den Status des Streams ändern. Einfügung im Aufruf kout << x << dec << x << endl; Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 20 / 22

21 Tastaturtreiber Einleitung Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber Programmierung erfolgt über IO-Ports Datenport 0x60 / CTRLport 0x64 Ctrl = Status + Steuerbefehle (INPB,OUTB,AUX) Data = Ausgabe + Parameter (ACK,Steuerbyte) Standardvorgehensweise: 1 Kommando schreiben (CTRL oder DATA) 0xED/0xF3 2 Bearbeitung abwarten (CTRL inpb=0x02) 3 Antwort abwarten (CTRL outb=0x01) 4 Antwort auslesen (DATA ACK = 0xfa) 5 Parameter schreiben 6 Bearbeitung abwarten 7 Puffer auslesen Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 21 / 22

22 Einleitung Bildschirmtreiber CGA-Stream Tastaturtreiber Technische Informatik II Übungen Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Sommersemester 2013 Schiefer, Steup, Zug, Breuhan, Knoll Technische Informatik II - Übungen 22 / 22