Zadania przykładowe do ćwiczeń z „Architektury komputerów”

cz. II, maj 2010

1. Podać liczbę, która zostanie wyświetlona na ekranie w wyniku wykonania poniższego fragmentu programu. Podprogram wyswietl32 wyświetla na ekranie w postaci dziesiętnej liczbę binarną zawartą w rejestrze EAX.

qxy dw 254, 255, 256

— — — — — — — —

mov eax, dword PTR qxy + 1

call wyswietl32

2. Funkcja MessageBoxA@16(0, adr1, adr2, 0) wyświetla komunikat na ekranie: adr1 jest adresem tekstu wyświetlanego w okienku komunikatu, adr2 jest adresem tekstu wyświetlanego w tytule komunikatu. Koniec tekstu wskazuje bajt o wartości 0. Rozkaz LEA oblicza adres efektywny rozkazu.

Określić postać komunikatu po wykonaniu poniższego fragmentu programu.

napis db 'informatyka', 0, 4 dup (?)

— — — — — — — — —

mov ecx, 12

przepisz: mov al, napis[ecx-1]

mov napis[ecx+3], al

loop przepisz

push 0

push OFFSET napis

lea eax, napis[3]

push eax

push 0

call _MessageBoxA@16

3. W programach obsługi kalendarza MS Visual Studio dni świąteczne w miesiącu koduje się w postaci jedynek umieszczonych na odpowiednich bitach słowa 32-bitowego. Tablica zawierająca 12 takich elementów pozwala zakodować informacje obejmujące rok.

Napisać podprogram w asemblerze wyświetlający na ekranie daty dni świątecznych w podanym miesiącu. Parametry wywołania podprogramu znajdują się w rejestrach:

CL - numer miesiąca (1 - 12)

EBX - adres tablicy zawierającej zakodowane daty dni świątecznych w poszczególnych miesiącach.

4. W rejestrach EDX:EBX:EAX znajduje się 96-bitowy ciąg bitów. Napisać fragment programu, w którym ciąg ten zostanie przesunięty cyklicznie w lewo o 1 pozycję.

Wskazówka: wykorzystać rozkazy przesunięcia w lewo SHL (bity wychodzące z rejestru wpisywane są do CF) i RCL (zawartość CF wpisywana jest na najmłodszy bit rejestru, a bity wychodzące z rejestru wpisywane są do CF). Wykorzystać także rozkaz BT.

5. W programie asemblerowym zdefiniowano format 32-bitowych liczb mieszanych bez znaku, przyjmując, że najmniej znaczący bit ma wagę 2⁻⁷.

Napisać fragment programu w asemblerze, który wpisze 1 do znacznika CF (rozkaz STC) jeśli część całkowita liczby zawartej w rejestrze EBX jest różna od zera; w przeciwnym razie CF powinien zostać wyzerowany (rozkaz CLC).

6. Na poniższym rysunku pokazane są dwa formaty 32-bitowych liczb stałoprzecinkowych bez znaku używane w programie.

Zakładając, że w rejestrze ESI znajduje się liczba zakodowana wg pierwszego formatu (najmniej znaczący bit ma wagę 2⁻⁸), a w rejestrze EDI liczba zakodowana wg drugiego formatu (najmniej znaczący bit ma wagę 2⁻⁷), napisać fragmentu, który porówna obie liczby. Jeśli liczba w rejestrze ESI jest większa od liczby w rejestrze EDI, to do CF należy wpisać 1, w przeciwnym razie 0 (rozkazy STC/CLC).

7.  Poniżej podano fragment programu w języku C.

int a, b, * wsk, wynik;

wsk = &b;

a = 21; b = 25;

wynik = roznica(&a, &wsk);

Napisać podprogram w asemblerze przystosowany do wywoływania z poziomu języka C, którego prototyp ma postać:

int roznica (int * odjemna,

int ** odjemnik);

Podprogram ten powinien obliczyć różnicę dwóch liczb całkowitych ze znakiem w kodzie U2.

8. Poniżej podano fragment programu w języku C.

int pomiary[7], * wsk;

- - - - - - - - - - - - - - -

wsk = szukaj_elem_min(pomiary, 7);

printf("\nElement minimalny = %d\n",

* wsk);

Napisać podprogram w asemblerze przystosowany do wywoływania z poziomu języka C, którego prototyp ma postać:

int * szukaj_elem_min (

int tablica[ ], int n);

Podprogram ten powinien wyznaczyć najmniejszy element tablicy i zwrócić adres (wskaźnik) tego elementu. Liczbę elementów tablicy określa drugi parametr funkcji.

9. Napisać podprogram w asemblerze przystosowany do wywoływania z poziomu języka C. Prototyp funkcji implementowanej przez ten podprogram ma postać:

void nowy_strcat (char ∗ wynik, char * zrodlo);

gdzie wynik i zrodlo są adresami (wskaźnikami) tablic zawierających ciągi znaków ASCII, przy czym koniec ciągu wskazuje bajt o wartości 0. Podprogram powinien dopisać znaki zawarte w tablicy zrodlo do znaków zawartych w tablicy wynik.

Napisać także krótki program w języku C ilustrujący sposób ilustrujący sposób wywoływania tego podprogramu. W programie tym należy wczytać z klawiatury dwa dowolne teksty (funkcja scanf), a następnie, korzystając z opracowanej funkcji, wyświetlić połączone teksty.

10.  Funkcja biblioteczna języka C o prototypie

void * malloc(unsigned int k);

przydziela k-bajtowy obszar pamięci i zwraca adres przydzielonego obszaru. Jeśli wymagany obszar nie może być przydzielony, to funkcja zwraca wartość 0.

Napisać podprogram w asemblerze, przystosowany do wywoływania z poziomu języka C — prototyp tego podprogramu ma postać:

int * kopia_tablicy(int tabl[],

unsigned int n);

Podprogram kopia_tablicy tworzy nową tablicę o rozmiarach identycznych z oryginalną i zwraca adres nowej tablicy (albo 0, jeśli tablicy nie można było utworzyć).

Do nowej tablicy należy skopiować wszystkie elementy tablicy oryginalnej o wartościach będących liczbami parzystymi. Pozostałe elementy nowej tablicy wypełnić zerami.

Wskazówki:

1. Nową tablicę należy utworzyć poprzez przydzielenie odpo­wie­dniego obszaru pamięci za pomocą funkcji malloc.

2. Sprawdzenie czy liczba jest parzysta najłatwiej wykonać poprzez odczytanie najmłodszego bitu liczby (bit nr 0).

11.  Napisać podprogram w asemblerze obliczający wartość funkcji kwadrat metodą rekurencyjną korzystając z zależności:

a² = (a - 2) ² + 4∗a - 4 dla a > 1

a² = 1 dla a = 1

a² = 0 dla a = 0

przy czym argument a jest liczbą całkowitą 32-bitową zawartą w przedziale <1, 65535>.

Podprogram powinien być przystosowany do wywoływania z poziomu języka C, a jego prototyp ma postać:

unsigned int kwadrat (

unsigned int a);

W podprogramie nie można używać rozkazów mnożenia i rozkazów przesunięć.

12. Podać wartość zwracaną przez funkcję iteracja w poniższym fragmencie programu w języku C

w = iteracja(32);

Kod funkcji iteracja zapisany w asemblerze ma postać

_iteracja PROC

push ebp

mov ebp, esp

mov al, [ebp+8]

sal al, 1

; SAL wykonuje przesuniecie logiczne

; w lewo

jc zakoncz

inc al

push eax

call _iteracja

add esp, 4

pop ebp

ret

zakoncz: rcr al, 1

; rozkaz RCR wykonuje przesunięcie

; cykliczne w prawo przez CF

pop ebp

ret

_iteracja ENDP

13. W pamięci komputera, począwszy od adresu podanego w rejestrze ESI znajduje się 32-bitowa liczba zmiennoprzecinkowa w formacie float. Napisać fragment programu, który przekształci tę liczbę na 64-bitowy format double i uzyskany rezultat wpisze do pamięci począwszy od adresu podanego w rejestrze EDI. W omawianym fragmencie nie można używać rozkazów koprocesora arytmetycznego.

14. W rejestrze EAX znajduje się liczba zmiennoprzecinkowa w formacie float. Napisać fragment programu, który zwiększy tę liczbę o 2, przy czym w fragmencie nie mogą występować rozkazy koprocesora arytmetycznego. Dodatkowo zakładamy, że liczba zmiennoprzecinkowa jest dodatnia.

15. W rejestrze EAX znajduje się liczba zmiennoprzecinkowa w formacie float. Napisać fragment programu, który zwiększy tę liczbę o 0.25, przy czym w fragmencie nie mogą występować rozkazy koprocesora arytmetycznego. Dodatkowo zakładamy, że liczba zmiennoprzecinkowa jest dodatnia.

16. Poniżej podano kod (niepełny) podprogramu w asemblerze, który zwiększa o 1 liczbę zmiennoprzecinkową w formacie double. Podprogram przystosowany jest do wywoływania z poziomu języka C, a jego prototyp ma postać:

double plus_jeden (double x);

Nie używając rozkazów koprocesora, uzupełnić brakujący fragment podprogramu, przy założeniu, że liczba x jest większa od 1, a zawartość pola wykładnika (w formacie double) należy do przedziału <1023, 1075>. Uwaga: po wykonaniu dodawania przeprowadzić normalizację liczby.

_plus_jeden PROC

push ebp

mov ebp, esp

push ebx

push esi

push edi

; odczytanie liczby

; w formacie double

mov eax, [ebp+8]

mov edx, [ebp+12]

; wpisanie 1 na pozycji o wadze 2^0

; mantysy do EDI:ESI

mov esi, 0

mov edi, 00100000H

; wyodrębnienie pola

; wykładnika (11-bitowy)

; bit znaku liczby z założenia = 0

mov ebx, edx

shr ebx, 20

; obliczenie pierwotnego wykładnika

; potęgi

sub ebx, 1023

; zerowanie wykładnika i bitu znaku

and edx, 000FFFFFH

; dopisanie niejawnej jedynki

or edx, 00100000H

— — — — — — — — — — — — — — — —

— — — — — — — — — — — — — — — —

; załadowanie obliczonej wartości z

; EDX:EAX na wierzchołek stosu

; koprocesora

push edx

push eax

fld qword PTR [esp]

add esp, 8

pop edi

pop esi

pop ebx

pop ebp

ret

_plus_jeden ENDP

17. Liczbę zmiennoprzecinkową można stosunkowo łatwo wyświetlić na ekranie, jeśli uprzednio zostanie zapisana w formacie BCD. Instrukcja koprocesora FBSTP powoduje zapisanie liczby zmiennoprzecinkowej w upakowanym formacie BCD, a następnie usunięcie liczby ze stosu. Argumentem instrukcji FBSTP musi być 10-bajtowy obszar pamięci deklarowany w asemblerze za pomocą dyrektywy DT. Przed zapisaniem liczba zmiennoprzecinkowa jest zaokrąglana do liczby całkowitej. Przykładowo, liczba 1000*pi zostaje zapisana w 10-bajtach w postaci (szesnastkowo) 42 31 00 00 00 00 00 00 00 00.

Napisać podprogram w asemblerze wyświetlający na ekranie liczbę zmiennoprzecinkową znajdującą się na wierzchołku stosu koprocesora. Liczba cyfr po kropce podana jest w rejestrze CL. Przyjąć, że wyświetlana liczba jest zawsze dodatnia.

Wskazówka: przed wykonaniem rozkazu FBSTP wykonać mnożenie przez 10a, gdzie a jest zawartością rejestru CL. Mnożnik powinien być przedstawiony w postaci zwykłej liczby binarnej, a mnożenie należy wykonać za pomocą rozkazu FIMUL. W trakcie wyświetlania liczby należy dodatkowo wyświetlić kropkę przed cyframi części ułamkowej.

18. Poniższy program w języku C wczytuje promień r koła z klawiatury, oblicza pole koła i wyświetla na ekranie wynik obliczenia.

Obliczenie pola koła wykonuje podprogram zakodowany w asemblerze, przystosowany do wywoływania z poziomu języka C, którego prototyp na poziomie języka C ma postać:

void pole_kola (float * pr);

Argument pr jest adresem (wskaźnikiem) zmiennej, w której przechowywany jest promień r koła.

Napisać podprogram w asemblerze dokonujący opisanego obliczenia i uruchomić program składający się z plików źródłowych w języku C i w asemblerze.

#include <stdio.h>

void pole_kola (float * pr);

int main()

{

float k;

printf("\nProszę podać promień: ");

scanf_s("%f", &k);

pole_kola (&k);

printf("\nPole koła wynosi %f\n",

k);

return 0;

}

19. W Internecie stosuje się często kodowanie w standardzie MIME Base64. W standardzie tym kolejne trzy bajty pliku traktuje się jako ciąg 24 bitów, które dzieli na cztery grupy po 6 bitów. Zawartość grupy 6-bitowej traktuje się jako liczbę binarną z przedziału 0 63. Liczba ta stanowi indeks w poniższej tablicy znaków

znaki db 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUWXYZ'

db abcdefghijklmnopqrstuwxyz0123456789+/'

Kodowanie polega na przypisaniu każdej grupie 6-bitowej odpowiedniego znaku z tablicy. Dekodowanie polega na zastąpieniu znaku w kodzie ASCII spośród podanych wyżej przez 6-bitowy indeks znaku w podanej tablicy.

Napisać podprogram w asemblerze przystosowany do wywoływania z poziomu języka C o prototypie:

void base64_to_obszar (

char * tabl_base64, unsigned int n,

void * obszar) ;

Podprogram powinien przekształcić ciąg n-bajtów w standardzie MIME Base64 wskazany przez pierwszy parametr na kod oryginalny, którego położenie określa trzeci parametr. Zakładamy, że liczba n jest podzielna przez 4.

Napisać krótki program w języku C ilustrujący sposób wywoływania tego podprogramu - jeśli pierwszym argumentem funkcji będzie tablica

tabl[]=”26UtADFA”;

to ciąg wynikowy powinien mieć postać:

0xDB, 0xA5, 0x2D, 0x00, 0x31, 0x40

20. Zmodyfikować program przykładowy podany w instrukcji laboratoryjnej do ćwiczenia 6 (plik gwiazdki.asm) w taki sposób, by znaki gwiazdek wyświetlane na ekranie rozdzielone były znakiem spacji.

Wskazówki i uzupełnienia:

1. Na dysku D: utworzyć katalog zadanie i przesłać do niego całą zawartość katalogu DOSBox na serwerze mkzl (ścieżka \\mkzl\public\AKO\DOSBox).

2. Uruchomić maszynę wirtualną DOSBox i wykonać polecenie

mount t d:\zadanie

3. Przejść do dysku t:

4. Przeprowadzić asemblację i konsolidację programu gwiazdki.asm, a następnie uruchomić program. Jeśli program działa poprawnie, to można przystąpić do zmiany kodu programu wg podanego wyżej zadania.

5. Rozwiązanie będzie łatwiejsze, jeśli w kodzie programu (za zmienną wektor8) zdefiniuje się nową zmienną, w której przechowywany będzie kod ostatnio wyświetlonego znaku.

21. Zmodyfikować program przykładowy podany w instrukcji laboratoryjnej do ćwiczenia 6 (plik gwiazdki.asm) w taki sposób, by kolejne gwiazdki wyświetlane były na przemian w kolorze zielonym i czerwonym.

Wskazówki i uzupełnienia:

1. Na dysku D: utworzyć katalog zadanie i przesłać do niego całą zawartość katalogu DOSBox na serwerze mkzl (ścieżka \\mkzl\public\AKO\DOSBox).

2. Uruchomić maszynę wirtualną DOSBox i wykonać polecenie

mount t d:\zadanie

3. Przejść do dysku t:

4. Przeprowadzić asemblację i konsolidację programu gwiazdki.asm, a następnie uruchomić program. Jeśli program działa poprawnie, to można przystąpić do zmiany kodu programu wg podanego wyżej zadania.

5. Rozwiązanie będzie łatwiejsze, jeśli w kodzie programu (za zmienną wektor8) zdefiniuje się nową zmienną, w której przechowywany będzie kod ostatnio użytego koloru.

---