Rechnern netze und Organisatio on

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Karlheinz Meyer
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1 Rechnernetze und Organisation Konstruktionsübung SS2009 Vorbesprechung 1

2 Übersicht Einleitung Motivation Administratives i ti Generelles zur KU Assignment A1 Vorbereitung Johannes Wolkerstorfer Vorstellung Michael Hutter 2

3 Motivation RNO-Übung lüftet das Mysterium: #include <stdio.h> int power(int num, int power) { asm { mov eax, num ; Get argument 1 mov ecx, power ; Get argument 2 shl eax, cl ; EAX = EAX*(2^CL) } /* Return with result in EAX */ } Fotos Intel void main( void ) { printf( "3*(2^5) = %d\n", power(3, 5)); } Wie funktioniert ein Prozessor? Was kann ein Pentium-4? Wie erreicht er es? Wie nützt man ihn? 3

4 Assignments 3 Assignments (100 Punkte) Assignment A1: Gleitkommaausgabe in Assembler (20 Punkte) Assignment A2: Pentium Instruktions-Set Simulator (40 Punkte) Assignment A3: Netzwerk-Simulator (40 Punkte) Assignment Teamgröße Präsentation und Framework-Vorstellung Abgabe A A A Alle Assignments in C/C++ mit GCC Aus Strukturierte Programmierung bekannt 4

5 Gruppen, Teams und Studienassistenten Anmeldung im TUG online < Anmeldung zu Übung er-Teams (für A2, A3) < Teammitglieder selbst suchen Keine 2er- oder 4er-Teams Newsgroup zur Partnersuche bachelor_courses/rechnernetze_und_orga nützen nisation/practicals/ 3. Melden des 3er-Teams 3 Team-Mitglieder nennen Name Matrikelnummer Eingabemaske am Web benützen! Antwortmail von TUG-Online Teamnummer 5

6 Computer und Accounts Accounts IAIK-AccountsA Subzentren-Accounts ausreichend pluto.tugraz.at als Referenz Software Eclipse + MinGW GCC GNU C-Compiler auf Anfrage: rno@iaik.tugraz.at Eigener Rechnerraum im Inffeld (CR) ballplatz Fuss CR SR IAIK Sandgasse Wiese IICM i13 6

7 Support 1. Website -> bachelor_courses -> rechnernetze_und_organisation -> practicals 2. Studienassistenten A1: Michael Hutter A2: Horst Possegger A3: Raphael Straßnig 3. Newsgroup Hauptquelle pq aktueller Information Hauptziel für Fragen 4. Für individuelle Fragen 7

8 Arbeitstechnik Eigenmotivation KU Journal RNO KU bietet Rahmen Studierende nützen ihn Eigene Leistungen einbringen Collegeblock (o.ä.) mit laufenden Aufzeichnungen Arbeitsumfang Selbst machen vs. davon lesen/hören Verpflichtend! Gruppenarbeit Fördert Softskills Hat Positives und Negatives Gemeinsame Sprache lernen Spielregeln Notizen zur laufenden Arbeit. Plagiate führen zu Ausschluss Study-Groups Siehe auch RNO-Web 8

9 Rechnernetze und Organisation Assignment A1 Vorbereitung 9

10 Pentium Assembler Einleitung / Motivation Warum Assembler, wenn es C/C++ gibt? Assembler für Hardware-Treiber Bekannte Direkter Zugriff auf Hardware Performance-kritischer Code Handoptimieren Verständnis von Computern Wie funktioniert Prozessor Verständnis von Hochsprachen Welchen Code wird Compiler erzeugen Was macht Compiler Assembler MASM NASM TASM C/C++ inline 10

11 Aufbau einer CPU Von-Neumann Maschinen Vorbild für alle Computer General-Purpose Prozessor Jede Information wird binär gespeichert Auch auszuführende Software CPU Input Daten Speicherarchitektur (Neumann) Gemeinsamer Speicher Für Daten Für Programme Sequenz von Prozessor-Instruktionen Input Output Computer Output Daten Programm Memory 11

12 Fetch-Execute Algorithmus Jeder Prozessor führt Fetch / Execute Algorithmus aus Fetch Zur Abarbeitung von Instruktionen Sehr schnell: 2 Mrd / Sekunde (2 GHz) Aktuelle Instruktion aus Speicher lesen Instruktion dekodieren Aufgabe der Control Unit Befehl für ALU auswählen Operanden aus Speicher holen Execute Wenn benötigt Operation ausführen Aufgabe der Arithmetic-Logic Unit (ALU) Ergebnis speichern... Fetch Mit nächster Instruktion fortfahren CPU Control Unit ALU Computer Fetch Execute Memory 12

13 x86 Instruktions-Set Pentium-Instruktionen data transfer instructions(mov) binary arithmetic(add, SUB) logical instructions(and, OR) shift and rotate(ror, SAR) bit and byte instructions(bts, SETE) control transfer instructions(jmp, LOOP, CALL) string instructions(movs, SCAS) flag control instructions(std, STI) segment register instructions(lds) miscellaneous instructions(lea, NOP, CPUID) Foto Intel 13

14 Vorbereitung: x86-assembler Einführung ins Pentium-Assembler Programmieren Literatur: Paul A. Carter PC Assembly Language Online verfügbar: Ziele Einlesen in die Thematik Was ist Assembler? Wie sieht so was aus? Wie geht das? Elementare Pentium-Befehle Vorbereitung auf Assignment A1 und A2 #include <stdio.h> int power(int num, int power) { asm { mov eax, num ; Get argument 1 mov ecx, power ; Get argument 2 shl eax, cl ; EAX = EAX*(2^CL) } /* Return with result in EAX */ } void main( void ) { printf( "3*(2^5) = %d\n", power(3, 5)); } 14

15 IA32 (x86): Intel Manuals Liste von möglichen Instruktionen 32-bit Protected Mode für KU Varianten von Instruktionen Adressierungsarten Immediate MOV EAX, 17 EAX-Register wird mit Wert 17 (dec) geladen Register MOV EAX, EBX EAX-Register erhält selben Wert wie EBX Memory direct MOV EAX, [12345h] EAX-Register = Wert in Hauptspeicher an Adresse (hex) Register indirect MOV EAX, [EBX] EAX-Register = Wert in Hauptspeicher auf den das EBX-Register zeigt 15

16 Zusammenfassung RNO-Übung Wertvolle Inhalte und Erfahrungen fürs SEW-Studium Nur Selber-Machen macht schlau Nächste Schritte Anmelden zur KU ( ) Assignment A1 Abgabe ( ) 3er-Team suchen und anmelden ( ) Literaturt Paul A. Carter, PC Assembly Language, Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Instruction Set Reference (2 Teilig, A-M, N-Z) 16

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