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2015q3 Homework #1

預期目標

預先準備動作

  • 在自己的電腦中,安裝 Lubuntu 15.04 作業系統 (版本太舊的話,後續操作可能會失敗)
  • 虛擬機器環境 (不建議): 透過 VirtualBox 安裝 LubVirtualBox 安裝 Lubuntu

  • 安裝相關開發工具

    sudo apt-get update
    sudo apt-get install build-essential git-core
    sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf g++-arm-linux-gnueabihf
    sudo apt-get install qemu-user qemu-system-arm
  • 關於 GNU/Linux 指令,請參閱 鳥哥的 Linux 私房菜
    • 本系列課程全程使用 GNU/Linux,全世界有十幾億台裝置內建 Linux 系統,學習 Linux 是相當划算的投資!
  • 熟悉 Git 和 GitHub 操作

範例程式碼操作

git clone https://github.com/embedded2015/arm-lecture.git
  • 確認 arm-lecture 目錄已正確由 git 建立,接著切換工作目錄,並且編譯 ARM 版本的 “Hello World” 程式
cd arm-lecture
cd hello && make qemu
  • 預期將看到以下輸出
arm-linux-gnueabihf-as -c  -o hello.o hello.s
arm-linux-gnueabihf-ld  -o hello hello.o 
qemu-arm ./hello
Hello, world!
  • 若沒有特別指明,後續操作都在 arm-lecture 目錄之下,以下指令可以從 hello 目錄返回
cd ..

對照測試簡報中的範例程式碼

    cd example1
    make default qemu
  • 預期輸出: 0
  • 修改 example1.c,將其中的 return 0 改為 return c,之後再 make qemu,即可知道 add(a,b) 的輸出結果
  • 將 example1.c 中的 add(a,b) 改為 div(a,b),並對照簡報 Page 40-41,在 Makefile 的 CFLAGS 加上-mcpu=cortex-a15, 可發現生成的 ARM 機械碼使用了 sdiv 指令

  • Example 2 (Page 34)

    cd example2
    make default qemu
  • 預期輸出:
    a * b is 140
    a * b + c is 143
    c - a * b is -137
  • Example 3 (Page 45)
    cd example3
    make default qemu
  • 預期輸出
    a/2 / b/2 is 0
  • Example 4 (Page 50)
    cd example4
    make default qemu
  • 預期輸出
    a * b is 664237569
  • Example 5 (Page 55)
    cd example5
    make default qemu
  • 預期輸出
    a & b is 17
    Before operation, apsr was 20030010
    After operation, apsr was 60030010
  • Example 6 (Page 62)
    cd example6
    make default qemu
  • 預期輸出
    The address of a is 0xf6fff0ac
    The value of b is now 10

作業要求

  • 參閱 Introduction to ARM Architecture 簡報內容
    • Lab-1: 實做 Fibonacci 數列,使用 ARM 組合語言
    • 必須實做遞迴和非遞迴的版本,分別對應 lab-1lab-1i 目錄,請直接修改這兩個目錄中的程式碼,不需要建立新目錄
    • 可參考張家榮同學的精美筆記
  • 繳交方式:
    • 在 GitHub 上 Fork arm-lecture,並提交修改
      • 對應於 lab-1, lab-1i 這兩個目錄
    • 編輯 Hackpad 下方「作業區」,增添開發紀錄和 GitHub 連結

    • 更新上述 Hackpad,將作業加入,並標注自己的 ID
      • 寄件到
      • 標題: “[NCKU/embedded]” 開頭,後面加學號與姓名
      • 內容:(回答以下問題)
        • GitHub 帳號, wiki 帳號 (註冊本站)
        • 關於 fork 出來的 repository 修改描述
        • 附上一份自我介紹和對課程的期許
  • 截止日期:
    • Oct 3, 2015 (含) 之前
    • 越早在 GitHub 上有動態、越早接受 code review,評分越高

挑戰題

  • 修改 Makefile 和撰寫必要的 script,讓 make qemu 可以一併自動檢驗 Fibonacci 計算的正確性
  • 計算每道 ARM/Thumb 指令的 cycle count,並且提出改善實做效能的方法
  • gnuplot 繪製效能分析圖表,藉此得知 Fibonacci 數列對於效能的影響
  • 練習 ARM GCC Inline Assembly

參考資料