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• 20180301 [學習筆記] 計算機結構 (1)

  2018-03-01

  計算機結構  作業系統

  計算機結構  作業系統
  • 一、Classes of Computers
    • 1. Desktop computers
    • 2. Server computers
    • 3. Embedded computers
  • 二、Understanding Performance
    • 1. Algorithm
    • 2. Programming language, compiler, architecture
    • 3. Processor and memory system
    • 4. I/O system (including OS)
  • 三、Below your Program
    • 1. Application software
    • 2. System software
    • 3. Hardware
  • 四、Levels of Program Code
    • 1. High-level language
    • 2. Assembly language
    • 3. Hardware representation
  • 五、Defining Performance
    • 1. Response time
    • 2. Throughput
  • 六、Relative Performance
  • 七、Measuring Execution Time
    • 1. Elapsed time
    • 2. CPU time
    • 3. Instruction Count and CPI
  • 八、Performance Summary

  • 課程簡報
    • Chapter-1-Computer-Abstractions-and-Technology
  • 參考資料
    • 計算機結構 - 速度的議題
    • GitBook - 組合語言與計算機組織
      • Computer Abstractions and Technology
      • Performance
      • CPU Time

  一、Classes of Computers

  1. Desktop computers

  • General purpose, variety of software.
  • Subject to cost / performance tradeoff.

  2. Server computers

  • Network based.
  • High capacity, performance, reliability.
  • Range from small servers to building sized.

  3. Embedded computers

  • Hidden as components of systems.
  • Stringent power / performance / cost constraints.

  二、Understanding Performance

  1. Algorithm

  • Determine number of operations executed.

  2. Programming language, compiler, architecture

  • Determine number of machine instructions executed per operation.

  3. Processor and memory system

  • Determine how fast instructions are executed.

  4. I/O system (including OS)

  • Determines how fast I/O operations are executed.

  三、Below your Program

  

  1. Application software

  • Written in high-level language.

  2. System software

  • Compiler: translates HLL code to machine code.

  3. Hardware

  • Processor, memory, I/O controllers

  四、Levels of Program Code

  1. High-level language

  • Level of abstraction closer to problem domain.
  • Provides for productivity and portability.

  2. Assembly language

  • Textual representation of instrctions.

  3. Hardware representation

  • Binary digits (bits).
  • Encoded instructions and data.

  五、Defining Performance

  1. Response time

  • How long it takes to do a task.

  2. Throughput

  • Total work done per unit time.
    • e.g. tasks / transactions / … per hour

  六、Relative Performance

  

  • X is n time faster than Y

  

  七、Measuring Execution Time

  1. Elapsed time

  • Total response time, including all aspects
    • Processing, I/O, OS overhead, idle time.
  • Determines system performance

  2. CPU time

  

  • CPU Time Example

    

  • Performance improved

    1. Reducing number of clock cycles.
    2. Increasing clock rate.
    3. Hardware designer must often trade off clock rate against cycle count.

  3. Instruction Count and CPI

  • Instruction Count：指令個數
  • CPI：每一個指令需要執行多少個週期 (cycle per instruction)

  

  • CPI Example

    

  八、Performance Summary

  • Performance depends on
    1. Algorithm: affects IC, possibly IC
    2. Programming language: affects IC, CPI
    3. Compiler: affects IC, CPI
    4. Instruction set architecture: affects IC, CPI, Tc
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• 20170720 [學習筆記] 細談資料結構_6th (1)

  2017-07-20

  資料結構  演算法  C語言  程式設計

  資料結構  演算法  C語言  程式設計
  • 20170720 - Ch1_導論

  20170720 - Ch1_導論

  • 進度摘要
    • Ch1_導論 (100%)
  • 完整專案
    • https://github.com/shouzo/Data-Structure-Learning_pages/tree/master/Data_Structures_6th_Edition/20170720
  • 參考資料
    • DIKW 體系 - 維基百科
    • 演算法的表示
    • 虛擬碼 - 維基百科
    • 時間複雜度 - 維基百科
    • Algorithm Analysis
    • 資料結構 - 鍾宜玲
      • 資料結構教學講義
      • 第1章 - 導論 (Introduction)
      • 程式設計範例
      • 時間複雜度、費氏數列
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• 20170719 [學習筆記] 30天作業系統自作入門筆記 (2)

  2017-07-19

  組合語言  C語言  作業系統  程式設計

  組合語言  C語言  作業系統  程式設計
  • 20170719 - Day_2
    • 一、修改 helloos.nas
    • 二、編譯 helloos.nas

  • 工作環境
    • Lubuntu 17.04
    • VMware Workstation 12.5.2
  • 參考資料
    • Linux 版本筆記：http://lengly.top/archives/85

  20170719 - Day_2

  • 進度摘要
    • 簡易 IPL 製作。
  • 完整專案
    • https://github.com/shouzo/My-30OS/tree/master/20170719
  • 參考資料
    • dd 指令教學與實用範例，備份與回復資料的小工具

  一、修改 helloos.nas

  • RESB 0x7dfe-$ 此行無法通過編譯，故修改成 TIMES 510-($-$$) DB 0。
    • $ 代表目前行的位址，$$ 為目前 section 的位址。(TIMES 意思為重複，先決定次數再確定重複的內容)。

  ; hello-os
  ; TAB=4
  
  ORG		0x7c00			; 指定從 0x7c00 開始執行
  
  ;   以下是為了標準 FAT12 格式的軟式磁碟片的記述
  
      JMP		entry
      DB		0x90
      DB		"HELLOIPL"		
      DW		512				
      DB		1				
      DW		1				
      DB		2				
      DW		224				
      DW		2880			
      DB		0xf0			
      DW		9				
      DW		18				
      DW		2				
      DD		0				
      DD		2880			
      DB		0,0,0x29		
      DD		0xffffffff		
      DB		"HELLO-OS   "	
      DB		"FAT12   "		
      RESB	18				
  
  
  ; 程式碼本身
  
  entry:
      MOV		AX,0			; 暫存器初始化
      MOV		SS,AX
      MOV		SP,0x7c00
      MOV		DS,AX
      MOV		ES,AX
  
      MOV		SI,msg
  
  
  putloop:
      MOV		AL,[SI]
      ADD		SI,1			; 在 SI 加 1
      CMP		AL,0
      JE		fin
      MOV		AH,0x0e			; 一個文字表示功能
      MOV		BX,15			; 顏色代碼 (color code)
      INT		0x10			; 呼叫視訊 BIOS
      JMP		putloop
  
  
  fin:
      HLT						; 直到有了某個物件就將 CPU 停止
      JMP		fin				; 無限迴圈
  
  
  msg:
      DB		0x0a, 0x0a		; 連續兩個換行
      DB		"hello, world"
      DB		0x0a			; 換行 
      DB		0
  
      ; RESB	0x7dfe-$	       ; 此行編譯無法通過，故修改成 "TIMES 510-($-$$)    DB    0"
      TIMES 510-($-$$)    DB    0      ; "$" 代表目前行的位址，"$$" 為目前 section 的位址。(TIMES 意思為重複，先確定次數再確定重複的內容)
  
      DB		0x55, 0xaa
  

  二、編譯 helloos.nas

  • 編譯 helloos.nas，在輸出 bootloader 的同時也輸出列表檔案 ipl.lst。

  nasm -o bootloader -l ipl.lst helloos.nas

  

  • 在 Linux 系統下使用 dd 指令產生 os.img 檔案。
    • 先將 os.img 清空歸零，再將 bootloader 拷貝到 img 裡面。
    • 一個軟碟片容量：1.44MB = 512KB * 2880

  dd if=/dev/zero of=os.img bs=512 count=2880

  dd if=bootloader of=os.img conv=notrunc

  if：指定輸入檔案
  of：指定輸出檔案
  bs：指定 block size，一次讀取與寫入 N 個位元組的資料
  count：處理 N 個輸入區塊
  

  

  • 如果打開 ipl.lst ，可以檢視組合語言轉換成機械碼的情形。

       1                                  ; hello-os
       2                                  ; TAB=4
       3                                  
       4                                  ORG		0x7c00			    ;   指定從 0x7c00 開始執行
       5                                  
       6                                  ;   以下是為了標準 FAT12 格式的軟式磁碟片的記述
       7                                  
       8 00000000 EB4E                        JMP		entry
       9 00000002 90                          DB		0x90
      10 00000003 48454C4C4F49504C            DB		"HELLOIPL"		
      11 0000000B 0002                        DW		512				
      12 0000000D 01                          DB		1				
      13 0000000E 0100                        DW		1				
      14 00000010 02                          DB		2				
      15 00000011 E000                        DW		224				
      16 00000013 400B                        DW		2880			
      17 00000015 F0                          DB		0xf0			
      18 00000016 0900                        DW		9				
      19 00000018 1200                        DW		18				
      20 0000001A 0200                        DW		2				
      21 0000001C 00000000                    DD		0				
      22 00000020 400B0000                    DD		2880			
      23 00000024 000029                      DB		0,0,0x29		
      24 00000027 FFFFFFFF                    DD		0xffffffff		
      25 0000002B 48454C4C4F2D4F5320-         DB		"HELLO-OS   "	
      25 00000034 2020               
      26 00000036 4641543132202020            DB		"FAT12   "		
      27 0000003E <res 00000012>              RESB	18				
      27          ******************       warning: uninitialized space declared in .text section: zeroing
      28                                  
      29                                  
      30                                  
      31                                  
      32                                  ; 程式碼本身
      33                                  
      34                                  entry:
      35 00000050 B80000                      MOV		AX,0			;   暫存器初始化
      36 00000053 8ED0                        MOV		SS,AX
      37 00000055 BC007C                      MOV		SP,0x7c00
      38 00000058 8ED8                        MOV		DS,AX
      39 0000005A 8EC0                        MOV		ES,AX
      40                                  
      41 0000005C BE[7400]                    MOV		SI,msg
      42                                  
      43                                  
      44                                  putloop:
      45 0000005F 8A04                        MOV		AL,[SI]
      46 00000061 83C601                      ADD		SI,1			;   在 SI 加 1
      47 00000064 3C00                        CMP		AL,0
      48 00000066 7409                        JE		fin
      49 00000068 B40E                        MOV		AH,0x0e			;   一個文字表示功能
      50 0000006A BB0F00                      MOV		BX,15			;   顏色代碼 (color code)
      51 0000006D CD10                        INT		0x10			;   呼叫視訊 BIOS
      52 0000006F EBEE                        JMP		putloop
      53                                  
      54                                  
      55                                  fin:
      56 00000071 F4                          HLT						;   直到有了某個物件就將 CPU 停止
      57 00000072 EBFD                        JMP		fin				;   無限迴圈
      58                                  
      59                                  
      60                                  msg:
      61 00000074 0A0A                        DB		0x0a, 0x0a		;   連續兩個換行
      62 00000076 68656C6C6F2C20776F-         DB		"hello, world"
      62 0000007F 726C64             
      63 00000082 0A                          DB		0x0a			;   換行 
      64 00000083 00                          DB		0
      65                                  
      66                                      ;   RESB	0x7dfe-$	;   此行編譯無法通過，故修改成 "TIMES 510-($-$$)      DB      0"
      67 00000084 00<rept>                    TIMES 510-($-$$)    DB      0   ;   '$' 代表目前行的位址，'$$' 為目前 section 的位址。(TIMES 意思為重複，先確定次數再確定重複的內容)
      68                                  
      69 000001FE 55AA                        DB		0x55, 0xaa
  

  Read All

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• 20170714 [學習筆記] 30天作業系統自作入門筆記 (1)

  2017-07-14

  組合語言  C語言  作業系統  程式設計

  組合語言  C語言  作業系統  程式設計
  • 20170714 - Day_1
    • 一、安裝 nasm ，編譯映像檔
    • 二、新增虛擬機、載入映像檔
    • 三、改變螢幕上面的字

  • 工作環境
    • Lubuntu 17.04
    • VMware Workstation 12.5.2
  • 參考資料
    • Linux 版本筆記：http://lengly.top/archives/85

  20170714 - Day_1

  • 進度摘要
    • 使用 nasm 編譯映像檔，使用虛擬機模擬。
  • 完整專案
    • https://github.com/shouzo/My-30OS/tree/master/20170714
  • 參考資料
    • NASM
    • 數字系統_進制轉換教學
    • FAT - 維基百科
    • 開機(啟動)磁區
    • IPL - Initial Program Loader
    • What Does Booting Mean?

  一、安裝 nasm ，編譯映像檔

  1. 在終端上輸入以下指令，安裝 nasm

  sudo apt install nasm

  

  2. 用 vim 檢視 helloos.nas 的內容

  DB	0xeb, 0x4e, 0x90, 0x48, 0x45, 0x4c, 0x4c, 0x4f
  DB	0x49, 0x50, 0x4c, 0x00, 0x02, 0x01, 0x01, 0x00
  DB	0x02, 0xe0, 0x00, 0x40, 0x0b, 0xf0, 0x09, 0x00
  DB	0x12, 0x00, 0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
  DB	0x40, 0x0b, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x29, 0xff
  DB	0xff, 0xff, 0xff, 0x48, 0x45, 0x4c, 0x4c, 0x4f
  DB	0x2d, 0x4f, 0x53, 0x20, 0x20, 0x20, 0x46, 0x41
  DB	0x54, 0x31, 0x32, 0x20, 0x20, 0x20, 0x00, 0x00
  RESB	16
  DB	0xb8, 0x00, 0x00, 0x8e, 0xd0, 0xbc, 0x00, 0x7c
  DB	0x8e, 0xd8, 0x8e, 0xc0, 0xbe, 0x74, 0x7c, 0x8a
  DB	0x04, 0x83, 0xc6, 0x01, 0x3c, 0x00, 0x74, 0x09
  DB	0xb4, 0x0e, 0xbb, 0x0f, 0x00, 0xcd, 0x10, 0xeb
  DB	0xee, 0xf4, 0xeb, 0xfd, 0x0a, 0x0a, 0x68, 0x65
  DB	0x6c, 0x6c, 0x6f, 0x2c, 0x20, 0x77, 0x6f, 0x72
  DB	0x6c, 0x64, 0x0a, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
  RESB	368
  DB	0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x55, 0xaa
  DB	0xf0, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
  RESB	4600
  DB	0xf0, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
  RESB	1469432
  

  

  好吧，我發現自己看不懂…得找找相關的組合語言書籍。

  3. 將 helloos.nas 編譯成映像檔 helloos.img

  nasm -o helloos.img helloos.nas

  

  二、新增虛擬機、載入映像檔

  1. 環境配置 » 記憶體：256MB、硬碟：8GB

  

  2. 設定虛擬機欲讀取的映像檔位置

  • 在書本範例上是使用 “軟碟機” 讀取映像檔 helloos.img。

  

  3. 啟動虛擬機

  • 可以看到螢幕上顯示 hello, world 後畫面停滯不動，觀察完後便可將虛擬機關機。

  

  三、改變螢幕上面的字

  1. 用 vim 修改 helloos.img 映像檔

  • 將內文中的 hello, world 改成 Hello, shouzo. Be Strong to Be Useful.。

  

  • 編輯完成後，將映像檔另存成 hello_shouzo.img。

  2. 設定新的映像檔讀取位置後，啟動虛擬機

  • 本次將欲讀取的映像檔改成 hello_shouzo.img。

  

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• 20170622 [學習筆記] Linux 系統程式筆記總整理

  2017-06-22

  Linux  作業系統  程式設計

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