tag:blogger.com,1999:blog-11715270117305643762024-03-14T01:51:46.219-07:00Découvrir l'assembleur ARM sur Raspberry PiVincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.comBlogger99125tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-90841958304451211882022-02-27T08:51:00.001-08:002022-02-27T08:51:20.232-08:00Chapitre 95 : Assembleur ARM 32bits : calculs en multiprécision<p> </p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">Dans ce chapitre, je me suis
lancé dans l’écriture de routines de calcul avec un grand nombre
de chiffres. Il existe des librairies pour effectuer ce genre de
calcul comme gmp et que j’ai déjà utilisée.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Mais
ici, l’intérêt est de comprendre le fonctionnement des routines
et la possibilité de les modifier ou d’en écrire des nouvelles
plus optimisées ou plus utiles directement en assembleur.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ces
routines posent aussi des problèmes intéressants et la version
proposée ici est la dernière après de nombreux essais et
évolutions.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Tout
d’abord, il faut choisir une structure de représentation de ces
grands nombres. J’ai décidé d’écrire une structure qui
contient le nombre d’entiers de 32 bits qui composent un nombre,
le signe du nombre par un entier de 32 bits puis la table des entiers
qui seront appelés des chunks par la suite. Cette table aura un
nombre maximum de chunks donnée par la constante NBCHUNKMAXI.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Voici
la description de la structure :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">/*
Définition pour multiEntier */</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.struct
0</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">multi_taille:
// nombre de chunk</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.struct
multi_taille + 4 </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">multi_signe:
// signe 0 positif, -1 négatif</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.struct
multi_signe + 4</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">multi_chunk:
// debut des chunks</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.struct
multi_chunk + 4 * NBCHUNKMAXI // nombre de chunks maxi</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">multi_fin:</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ainsi
le nombre 4294967297 (soit 0x100000001) est représenté par 2,0,1,1
car il contient 2 chunks, est positif Le premier chunk vaut 1 et le
deuxième vaut aussi 1 mais il représente la valeur 1 * 2 puissance
32 soit 4294967296</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
nombre</span><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">
1 sera représenté par 1,-1,1 soit un chunk de signe négatif et de
valeur 1.</span></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">Pour
simplifier la gestion de la mémoire, tous les nombres utilisés
devront être déclarés avant leur utilisation. Les nombres utilisés
en interne dans les routines seront déclarés sur la pile.</span></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">Vous
trouverez les fichiers nécessaires à la compilation et au lien dans
le répertoire :</span></span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;"><a href="https://github.com/vincentARM/Arm-assembly/tree/master/Chapitre95">https://github.com/vincentARM/Arm-assembly/tree/master/Chapitre95</a> <br /></span></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">Les
routines se trouvent dans le fichier utilCalcul.s et un exemple de
calcul dans le fichier testCalcul.s. </span></span><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">la
compilation s’effectue en saisissant make PGM=testcalcul, le
résultat se trouvera dans le répertoire build.</span></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">Attention :
il peut rester des anomalies dans ces routines car j’ai pu oublier
des cas de tests. (me signaler éventuellement les cas d’erreurs
pour correction)</span></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">La
première routine est celle qui permet d’initialiser un nombre
avant son utilisation : initMultiEntier. Elle attend en
paramètre l’adresse d’une zone réservée et le nombre de chunks
qui seront initialisés à zéro. Ce nombre alimentera la zone
multi_taille, la zone multi_signe sera mise à 0, et une boucle
initialisera les ch</span></span><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">u</span></span><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">nk</span></span><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">s</span></span><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">
à partir de l’adresse multi_chunk.</span></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="text-decoration: none;"><span style="font-size: medium;">Nous
retrouverons ce type de boucle dans presque toutes les routines
puisqu’il faudra traiter tous les chunks d’un nombre.</span></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Pour
tester cette sousroutine dans le programme testcalcul, il nous faut
avoir une routine d’affichage de ce type de nombre. Celle ci fait
appel à une routine de conversion d’un nombre en une chaîne de
caractères : convertirMultiVersChaine qui fait appel à
d’autres sous routines (voir les commentaires pour les
explications).</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ensuite
nous trouvons les sousroutines pour initialiser un grand nombre à
partir d’un entier, ou à partir d’une chaîne de caractères.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Enfin
nous trouvons les routines d’addition de soustraction de
multiplication et de division. A partir de ces routines, il est
possible de les compléter pour effectuer d’autres calculs
(puissance,modulo etc.)</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Vous
trouverez des exemples d’utilisation des routines principales dans
le programme testCalcul.s</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-49482589001641918572021-12-20T10:48:00.001-08:002021-12-20T10:48:49.273-08:00Chapitre 94 : Blockchain suite : gestion des clés publique et privée avec la librairie openssl<p> </p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">Dans le chapitre précédent,
nous avons vu la création des clés publique et privée avec openssl
dans le source portefeuille.s. Mais si nous voulons avoir des
portefeuilles indépendants, il est nécessaire de pouvoir
sauvegarder les clés sur des fichiers.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
les fonctions de openssl, il existe bien des fonctions pour
sauvegarder les clés mais elles font appel à des fichiers adaptés
au langage C et pas aux fichiers gérés directement par les appels
système de Linux.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Heureusement,
en cherchant dans le fouillis des fonctions proposées par openssl,
j’ai trouvé des fonctions qui recopient les clés dans des zones
mémoire que nous pouvons exploitées pour les sauvegarder sur des
fichiers.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
le répertoire suivant sur github :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/tree/master/projet64_014"><span style="font-size: medium;">https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/tree/master/projet64_014</span></a></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">vous
trouverez plusieurs programmes pour gérer les clés, signer,
vérifier, chiffrer et déchiffrer un fichier.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
le premier programme genkey64.s nous retrouvons la fonction de
génération des clés que nous avons utilisée pour la blockchain.
Cette fonction appelle les fonctions d’openssl qui créent les clés
dans des structures internes.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Puis
nous trouvons 2 fonctions qui vont écrire les clés sur les
fichiers. Dans la fonction ecrireClePublique, nous créons d’abord
une entité BIO et grâce à la fonction openssl PEM_write_bio_PUBKEY
nous transférons la clé publique dans cette entité puis avec la
fonction BIO_read nous transférons la clé dans un buffer sous le
format standard de clé publique. Il ne nous reste plus qu’à
écrire le buffer sur le fichier avec les appels système Linux 64
bits.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La
fonction ecrireClePrivée effectue les mêmes opérations mais en
utilisant la fonction PEM_write_bio_PrivateKey qui nécessite en plus
le passage dans les paramètres d’une phrase de mot de passe (pass
phrase)qui va permettre de chiffre la clé privée avant son écriture
sur le fichier. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Cette
phrase sera redemandée à chaque utilisation de la clé privée, ce
qui assure sa confidentialité.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
le programme traiket64.s nous trouvons les fonctions pour relire les
clés des fichiers et alimenter les structures BIO puis les
structures internes d’openssl. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Mais
la question qui se pose maintenant est celle de savoir si ces
opérations sont correctes et si les clés sont utilisables.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Pour
cela dans les programmes signerFichier64.s et verifierSign64.s, nous
allons utiliser les fonctions de signature et de vérification
utilisée pour la blockchain.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
le programme signerFichier64, nous allons utiliser le fichier de clé
privée pour extraire la clé, signer un petit fichier texte, et
générer la signature.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Puis
dans le programme verifierSign64.s, nous allons utiliser le fichier
de clé publique pour extraire la clé et l’utiliser pour vérifier
la signature.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Tout
fonctionne parfaitement !!!</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Les
2 derniers programmes chiffrerFichier64.s et dechiffrerFichier64.s
montre l’utilisation des clés pour chiffrer et déchiffrer un
fichier texte. Je me suis servi des exemples en langage C d’openssl
pour écrire ces programmes en assembleur. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Il
y a donc une bizarrerie car le chiffrage exige l’utilisation d’une
clé secondaire et d’une entité appelée IV qui doivent être
passées au programme de déchiffrement. Normalement dans le cas d’un
chiffrement asymétrique seules les clés publiques et privées
devraient être utilisées. Ce point reste à éclaircir !!</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Les
programmes fonctionnent correctement.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-88211056379228566092021-12-07T11:10:00.006-08:002021-12-20T09:54:39.989-08:00Chapitre 93 : création d"une blockchain en assembleur ARM 64 bits<p> </p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">En
parcourant les divers forums sur internet, je trouve une proposition
de développer un exemple de blockchain dans divers langages .</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Bon
dans mon inconscience je décide de voir ce que cela peut donner en
assembleur. Après quelques recherches je découvre le site suivant
qui propose un exemple en Java :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><a href="https://medium.com/programmers-blockchain/create-simple-blockchain-java-tutorial-from-scratch-6eeed3cb03fa"><span style="font-size: medium;">https://medium.com/programmers-blockchain/create-simple-blockchain-java-tutorial-from-scratch-6eeed3cb03fa</span></a></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Je
vais donc m’en inspirer pour créer ma propre blockchain locale. En
effet pour cette première approche il n’est pas question d’écrire
toute la partie distribuée du fonctionnement d’une blockchain.
L’exemple propose la création des blocs, des portefeuilles, et des
transactions ainsi que la vérification complète de la blockchain
créée.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
projet complet se trouve dans github à cette adresse :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"><a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/tree/master/projet64_013" target="_blank">https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/tree/master/projet64_013 </a><br /></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
programme source blockchain1.s contient le programme maître, les
routines de création de bloc, d’ajout d’un bloc dans la
blockchain, d’ajout d’une transaction et la vérification
complète de la blockchain.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
programme effectue les initialisations, la création des
portefeuilles, la création de la première transaction qui effectue
un virement de 100 totos puis la création des blocs et des
transactions des virements entre les portefeuilles.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La
blockchain est une double liste chaînée, ce qui permet l’insertion
d’un bloc à la fin de la chaîne sans avoir à balayer toute la
liste.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Un
bloc contient le hash du bloc précédent, son propre hash, un
timestamp fourni par un appel système linux et diverses
informations.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
calcul et l’affichage des hash sont effectués par des routines du
programme sha256_64.s écrites en assembleur. J’avais écrit ce
programme pour une autre utilisation.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Les
blocs sont crées sur le tas et ne peuvent pas être sauvegardés
dans cet exemple. Le minage d’un bloc consiste à calculer un hash
avec des zéros en tête. Plus on veut de zéros et plus c’est long
à miner. Ici la routine se limite à vérifier la présence des 8
premiers zéros mais déjà le minage à 5 zéros dure un certain
temps !! (constante DIFFICULTE à adapter dans le fichier
constantesARM64.inc).</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
programme portefeuille.s contient les routines pour créer les
portefeuilles, créer les clés publiques et privées, calculer le
solde et envoyer des fonds à un autre portefeuille. Remarque : les clés publiques et privées ne sont pas sauvegardées sur un fichier externe !!<br /></span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Les montants des soldes et virements sont exprimés par des floats de 64 bits (doubles). Leur affichage est effectué par une routine (dans utilFloat.s) différente de grisu et beaucoup plus simple. Merci au site <a href="https://blog.benoitblanchon.fr/lightweight-float-to-string/">https://blog.benoitblanchon.fr/lightweight-float-to-string/</a> pour la présentation de cette solution. Bien sûr l'affichage peut être amélioré pour enlever le E0 derrière les montants !!!</span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La monnaie s'appelle dans cet exemple : toto !!!!<br /></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La
génération des clés, la signature d’une transaction, et sa
vérification nécessitent l’utilisation de la librairie openssl
qu’il faudra donc télécharger et installer sur le raspberry pi.
(voir les options du linker dans le makefile ).</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
le programme transaction.s nous trouvons les routines de création et
de gestion des transactions. La routine traiterTransaction est un
peu complexe à comprendre mais vous pouvez vous reporter à
l’exemple en Java du site cité plus haut.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Voici
un exemple d’exécution de ce programme :</span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"></p><blockquote><span style="font-size: medium;"> </span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Début
programme.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Init
librairie SSL</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Init
sorties UTXO</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">création
blockchain</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">création
portefeuille 1</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">création
portefeuille 2</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">création
portefeuille depart</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">création
transaction départ</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Calcul
signature TX départ</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Création
tx sortie départ</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ajout
TX dans liste et hashmap</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Création
bloc 0</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ajout
TX origine au bloc 0</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ajout
bloc 0 à la blockchain</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">creation
bloc 1</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Solde
A</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Solde
du portefeuille = +100E0 totos</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Virement
1</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
solde est OK</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ajout
transaction de virement 1</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Virement
2</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
solde est OK</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ajout
transaction de virement 2</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Solde
A</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Solde
du portefeuille = +70,5E0 totos</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Solde
B</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Solde
du portefeuille = +29,5E0 totos</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ajout
bloc 1 à la blockchain</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">creation
bloc 2</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Virement
3</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
solde est OK</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ajout
transaction de virement 2</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ajout
bloc 2</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">SOLDE
A</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Solde
du portefeuille = +65,25E0 totos</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">SOLDE
B</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Solde
du portefeuille = +34,75E0 totos</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Verification
de la blockchain</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La
blockchain est valide.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Fin
normale du programme.</span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"></p><blockquote><span style="font-size: medium;"> </span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-79654652639206148042021-01-14T09:11:00.001-08:002021-01-14T09:12:40.427-08:00Chapitre 92 : assembleur 32 bits : nouvelle gestion du tas<p> </p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">Bon, j’ai fait une énorme
erreur dans cette découverte de l’assembleur. En effet j’ai
utilisé l’appel système Linux BRK pour gérer l’allocation de
place sur le tas lorsque j’avais besoin d’allouer de la place
dynamiquement. Or en relisant la documentation de cet appel, je me
suis aperçu que cette fonction était faite pour allouer de la place
supplémentaire à un processus !!!</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Donc
j’ai repris l’étude de cette fonctionnalité pour ne plus
utiliser BRK. La première idée est de déclarer une zone banalisée
de plusieurs milliers d’octets et de gérer cet espace à l’aide
d’un pointeur. C’est ce que j’ai fait dans le programme
<a href="https://github.com/vincentARM/Arm-assembly/blob/master/Chapitre92/resTas32.s" target="_blank">resTas32</a>. Pour être tranquille, il suffit de définir la zone
banalisée avec une taille suffisante pour les besoins d’un
programme. </span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">L’inconvénient
de cette solution est qu’il faut définir cette zone et dupliquer
le code pour gérer le tas dans chaque programme. </span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Une
autre idée est d’utiliser l’espace après la fin de la section
bss. J’ai testé l’écriture d‘une donnée dans cette partie de
la mémoire. Cela fonctionne mais ce n’est pas très propre car
cela peut entraîner une interférence si le programme appelle des
fonctions de librairies externes car la place utilisée n’est pas
référencée.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Enfin
une autre solution que j’ai adoptée, c’est de déclarer une zone
tas lors de l’édition du lien. Cette zone mémoire sera réservée
en fin de la section bss. Pour cela il faut créer un script ld qui
sera appelé par le linker :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Voici
son contenu :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"></p><blockquote><span style="font-size: medium;">SECTIONS</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">{</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">PROVIDE(__executable_start =
0x0010000);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.
= 0x00010000 + SIZEOF_HEADERS;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.interp
: { *(.interp) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.note.ABI-tag
: { *(.note.ABI-tag) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.hash
: { *(.hash) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.dynsym
: { *(.dynsym) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.dynstr
: { *(.dynstr) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.version
: { *(.version) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.version_d
: { *(.version_d) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.version_r
: { *(.version_r) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.rel.dyn
: { *(.rel.dyn) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.rela.dyn
: { *(.rela.dyn) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.rel.plt
: { *(.rel.plt) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.rela.plt
: { *(.rela.plt) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.init
: { KEEP (*(.init)) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.plt
: { *(.plt) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.text
: { *(.text .text.*) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.fini
: { KEEP (*(.fini)) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE(__etext
= .);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE(_etext
= .);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE(etext
= .);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.rodata
: { *(.rodata .rodata.*) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">__exidx_start
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.ARM.exidx
: { *(.ARM.exidx*) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">__exidx_end
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.
= ALIGN (CONSTANT (MAXPAGESIZE)) - ((CONSTANT (MAXPAGESIZE) - .) &
(CONSTANT (MAXPAGESIZE) - 1));</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.
= DATA_SEGMENT_ALIGN (CONSTANT (MAXPAGESIZE), CONSTANT
(COMMONPAGESIZE));</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.tdata
: { *(.tdata .tdata.*) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.tbss
: { *(.tbss .tbss.*) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.preinit_array
:</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">{</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE_HIDDEN
(__preinit_array_start = .); </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">KEEP
(*(.preinit_array))</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE_HIDDEN
(__preinit_array_end = .); </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">}</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.init_array
:</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">{</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE_HIDDEN
(__init_array_start = .); </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">KEEP
(*(.init_array*))</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE_HIDDEN
(__init_array_end = .); </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">}</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.fini_array
:</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">{</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE_HIDDEN
(__fini_array_start = .); </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">KEEP
(*(.fini_array*))</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE_HIDDEN
(__fini_array_end = .); </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">}</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.dynamic
: { *(.dynamic) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.got
: { *(.got.plt) *(.got) }</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.data
:</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">{</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">__data_start
= 0x20000;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">*(.data
.data.*)</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">}</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">_edata
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE(edata
= .);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">__bss_start
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">__bss_start__
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.bss
:</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">{</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">*(.bss
.bss.*)</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.
= ALIGN(. != 0 ? 32 / 8 : 1);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">}</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">__bss_end__
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">_bss_end__
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.heap
(NOLOAD):</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">{</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">TAILLETAS
= DEFINED(TAILLETAS) ? TAILLETAS : 0x20000 ;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.
= ALIGN(8);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">heap_begin
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.
= . + TAILLETAS;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.
= ALIGN(8);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">heap_end
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">}</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">.
= ALIGN(4);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">__end
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">_end
= .;</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">PROVIDE(end
= .);</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"></p><blockquote><span style="font-size: medium;">}</span></blockquote><p></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"> </span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Vous
remarquerez que j’utilise une instruction pour définir la taille
du tas par défaut si celle çi n’est pas définie par un programme
utilisateur. Attention dans le programme utilisateur il faudra aussi
indiquer que le symbole TAILLETAS est global.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
script est appelé par le linker avec l’option -T
~/scripts/linkerldarm.ld. </span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Voir
son utilisation dans le programme : <a href="https://github.com/vincentARM/Arm-assembly/blob/master/Chapitre92/verifTas32.s" target="_blank">verifTas32.s</a></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
ce programme, nous faisons appel à des routines regroupées dans le
fichier routinesARM2021.s. Nous trouvons une routine pour réserver
la place sur le tas, une routine pour libérer la place et une
routine d’insertion d’une chaîne de caractères dans une autre
chaîne.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La
routine pour libérer la place doit être utilisée à bon escient.
En effet ici, il n’est possible de libérer de la place que dans
l’ordre inverse de la réservation si nous voulons réutiliser la
place.</span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Il ne reste plus qu'à adapter cette solution pour le 64 bits. <br /></span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-59095803861963610212020-10-02T11:13:00.004-07:002020-10-02T11:16:12.218-07:00Chapitre 91: assembleur ARM 64 bits : tests de différents tris fusion<p> </p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">J’avais besoin d’un tri
stable et qui reste assez rapide car le tri par insertion est stable
mais pas très performant. J’ai donc recherché d’autres tris
stables et j’ai donc testé plusieurs exemples de tri fusion.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
premier algorithme est issu du site rosetta code et je l’ai intégré
dans un programme qui génère une table de nombres aléatoires, qui
effectue les mesures de performance comme vues au chapitre 87, ce qui
permet la comparaison de plusieurs tris. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_012/testMergeTri64.s">testMergeTri64.s</a>, nous trouvons la génération de la
table, sa copie, l’appel aux mesures et l’appel à chaque tri. Le
premier tri est un tri shell qui servira de comparaison. Le deuxième
est le tri de rosetta code. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Voici
les résultats pour trier 1000 valeurs numériques :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Tri
shell</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
178676 Cycles: 195663 temps en µs: 365573 temps1: 358906</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">tri
merge </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
2074928 Cycles: 2150297 temps en µs: 3740209 temps1: 3738177</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ce
dernier tri n’est donc pas du tout performant. Je recherche donc
d’autres algorithme dont celui de Robert Sedgewick en langage C que
j’adapte à l’assembleur :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Nouveau
tri merge :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
257280 Cycles: 313895 temps en µs: 612135 temps1: 609896</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">ce
qui est mieux !! mais attention ce tri utilise une table annexe
ce qui peut poser un problème de place.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">J’</span><span style="font-size: medium;">améliore
ce tri en effectuant les opérations de manière itérative :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
214244 Cycles: 253779 temps en µs: 456458 temps1: 451771</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Puis
il me vient l’idée d’effectuer le premier passage qui compare 2
valeurs successives sans utiliser le stockage dans la table
intermédiaire puisque dans ce cas il suffit de stocker les 2 valeurs
à intervertir dans seulement 2 registres :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
179335 Cycles: 230524 temps en µs: 405052 temps1: 401042</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Voyons
pour 100000 valeurs</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">tri
shell :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
37658720 Cycles: 42019684 temps en µs: 73245522 temps1: 73231616</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">tri
merge 1 </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
20051919690 Cycles: 20112824889 temps en µs: 30899260563 temps1:
30899177076</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">C’est
énorme</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">tri
merge </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
40135342 Cycles: 46668064 temps en µs: 83594376 temps1: 83597240</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">tri
merge itératif :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
35420192 Cycles: 44364228 temps en µs: 77672919 temps1: 77622968</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">autre
tri merge itératif :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"></span></p><blockquote><span style="font-size: medium;">instructions:
31226666 Cycles: 41760383 temps en µs: 72490157 temps1: 72477969</span></blockquote><p></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La
différence est nette pour ce dernier tri.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Avec
ces derniers tests itératifs, il est possible d’utiliser la pile
pour stocker la table intermédiaire.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Maintenant
il faut vérifier la stabilité de ces tris (sauf le shell qui n’est
pas stable). Pour cela dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_012/testMergeTri64Multi.s">testMergeTri64Multi.s</a> je
crée une structure avec 2 zones dont une est alphanumérique pour
tester le tri sur zone alpha.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">J’adapte
les tris pour effectuer les comparaisons suivant le choix alpha ou
numérique. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">L’affichage
du début de la table triée pour chaque tri montre la même séquence
pour les 3 tris fusion et un éc</span><span style="font-size: medium;">a</span><span style="font-size: medium;">rt
pour le tri shell. Ce qui semble être bon.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">J’ai
refait un test sur un programme légèrement modifié : au lieu
de générer des valeurs numériques aléatoires, je stocke
directement le compteur. Ensuite en triant sur les chaînes, il
suffit de vérifier que l’ordre des valeurs numériques est
croissant pour les chaînes identiques.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Évidemment</span><span style="font-size: medium;">
les temps sont supérieurs à ceux du premier programme ce qui est
normal puisque la comparaison s’effectue sur des chaînes de
plusieurs caractères.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-33128820465553359042020-09-10T08:32:00.001-07:002020-09-10T08:32:40.736-07:00Chapitre 90 : assembleur ARM 32 bits : affichage des nombres en virgule flottante : algorithme grisu et grisu 2<p> </p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">Suite à l’écriture de la
routine d’affichage pour l’assembleur 64 bits, je me suis penché à nouveau sur la routine pour le 32 bits que j’avais écrit au
chapitre 11 au tout début de ma découverte de l’assembleur ARM.
Bon c’est pas très joli joli : la routine est fausse et les
résultats ne sont pas très bons. Je suis donc repartit du document
pdf de Florian Loitsch (voir :
<a href="https://www.cs.tufts.edu/~nr/cs257/archive/florian-loitsch/printf.pdf">https://www.cs.tufts.edu/~nr/cs257/archive/florian-loitsch/printf.pdf</a>
) et de la transposition en 64 bits que j’ai faite au chapitre 88
pour essayer de réécrire ces algorithmes pour le 32 bits.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
le programme <a href="https://github.com/vincentARM/Arm-assembly/blob/master/Chapitre67/convertFloat32.s">convertFloat32.s</a>, j’ai donc transposé l’algorithme
grisu. Cela pose quelques difficultés car les nombres en virgule
flottante traités sont en double précision et donc nécessitent une
zone de 64 bits pour stocker la mantisse et les opérations doivent
donc s’effectuer avec 2 registres . L’exposant lui peut être
stocké sur 32 bits. De plus en 32 bits, le nombre de registres est
limité (13) et donc il faut jongler avec pour arriver à tout
calculer.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
ce premier programme, je reprends la trame de l’algorithme :
conversion du nombre contenu dans le registre d0, normalisation,
calcul du coefficient K pour accéder à la table des puissances de
10. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">A
ce propos, en découvrant sur github, cette méthode écrite pour
d’autres langages (C,c++, java), j’ai constaté une différence
entre les valeurs de ma table et celles publiées pour les mêmes
puissance de 10. Je pense que mes valeurs sont calculées avec une
moindre précision que les valeurs publiées. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La
multiplication de 2 nombres codés suivant la structure proposée m’a
posé quelques difficultés surtout dans le report des retenues. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">J’ai
gardé le découpage du résultat en 3 zones comme proposé mais
l’affichage n’est pas satisfaisant : en utilisant la routine
de conversion habituelle y a affichage de caractères blancs avant
les chiffres du résultat. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
résultat affiché est juste jusqu’à 17 chiffres et les valeurs
suivantes sont fausses.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
le deuxième programme <a href="https://github.com/vincentARM/Arm-assembly/blob/master/Chapitre67/convertFloat32G2V2.s">convertFloat32G2V2.s</a>, je programme
l’algorithme grisu 2 avec une table réduite par pas de 8 et une
table reconstituée à partir d’une trouvée sur Internet.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Les
principales difficultés sont de bien gérer les déplacements gauche
et droite de bits sur 2 registres 32 bits. Dans la sous routine
genererChiffres, pour pouvoir effectuer les calculs sans avoir à
sauvegarder des valeurs en mémoire, je stocke certains registres
dans les registres s0,s1,s2,et s3 . On gagne pas grand-chose car pour
une routine utilisable par d’autres programmes et pour éviter tout
problème, il faut sauvegarder quand même ces registres en début de
routine et les restaurer en fin.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Pour
le formatage, du résultat final, j’ai fait assez simple soit
l’exposant est à zéro et j’affiche tous les chiffres
disponibles et si l’exposant est différent de zéro, j’affiche
le résultat sous la forme nombreEexposant. Il est donc possible
d’améliorer cet affichage pour produire d’autres formats.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">La
routine donne des résultats satisfaisant avec toujours au maximum 17
chiffres significatifs. Reste à savoir si elle est toujours
exacte !!!!</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-50949589816559963262020-09-01T08:36:00.002-07:002020-09-01T08:36:43.265-07:00Chapitre 89 : Assembleur ARM 64 : routine calcul inverse racine carrée rapide pour des nombres en virgule flottante<p> </p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">En recherchant des algorithmes
pour le chapitre précédent, je suis tombé sur une routine pour
calculer la racine carrée inverse d’un nombre.Elle va nous
permettre de tester la conversion de la routine grisu2 précédente
en module.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Pour
cela j’ai supprimé tout ce qui était inutile dans le programme
grisu2NV2_64.s et je l’ai renommé <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_011/routConvFloat64.s">routConvFloat64.s</a>. J’ai
ensuite compilé ce programme pour créer un objet.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Ensuite
dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_011/calculInvRac.s" target="_blank">calculinvRac</a>, j’ai écrit la routine de calcul
telle qu’elle est exposée dans Wikipedia et je l’ai compilé
puis linké avec l’objet précédent.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Voici
le résultat pour le nombre donnée en exemple dans Wikipedia :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">2.529810967007374
</span><span style="font-size: medium;">(la valeur exacte est
</span>2,52982)
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">et
pour 4 :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"> <span style="font-size: medium;">0.4999978544248724
(la valeur exacte est 0,5</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Il
n’est donc plus nécessaire de faire appel à l’instruction
printf du C pour afficher les nombres en virgule flottante.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">C’est
tout pour aujourd’hui !!!</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><br />
<br />
</p>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-25753654663456505622020-09-01T07:07:00.001-07:002020-09-01T07:07:32.872-07:00Chapitre 88 : Assembleur ARM 64 bits : affichage des nombres en virgule flottante : algorithme grisu<p> </p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">Dans plusieurs chapitres
précédents, lors de manipulations de nombres en virgule flottante,
j’ai du faire appel à l’instruction printf du langage C pour
afficher les résultats.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Cet
été j’ai recherché sur internet des algorithmes pour effectuer
la conversion directement en langage assembleur mais uniquement en 64
bits. J’ai commencé par trouver un algorithme dragon4 (voir ) mais
son adaptation me semblait complexe. Mais ce site aussi renvoyait sur
un document pdf
(<a href="https://www.cs.tufts.edu/~nr/cs257/archive/florian-loitsch/printf.pdf">https://www.cs.tufts.edu/~nr/cs257/archive/florian-loitsch/printf.pdf</a>
) qui proposait 3 algorithmes pour convertir les floats. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">J’ai
donc épluché ce document et commencé par écrire un premier
programme pour étudier en détail le premier algorithme proposé :
grisu.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Cet
algorithme fait appel à une table des puissances de 10 converties en
une structure utilisable par l’algorithme. Donc j’ai du écrire
un premier programme (<a href="http://genTableDeTableORI64.s">genTableDeTableORI64.s</a>) qui convertit toutes
les puissances de 10 entre 10E-309 et 10E307 dans le format décrit
dans le document ci dessus.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Curieusement,
bien que la norme IEEE754 suppose des puissances de 10 au delà de
cette plage, le compilateur as refuse les floats avec des puissances
inférieure à -309 et supérieure à +307. Ici, j’ai fait un
programme simple qui affiche les résultats que j’ai ensuite
recopiés dans un fichier à insérer dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_011/grisu64.s">grisu64.s</a>.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Dans
ce programme, j’ai repris les idées développées par Florian
Loitsch : structure des données, calcul du coefficient pour
accéder à la puissance 10 de la table, multiplication, et
éclatement du résultats en 3 zones pour l’affichage. </span>
</p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Cela
m’a permis d’éclaircir certains points, et d’effectuer les
tests pour arriver à un résultat satisfaisant. Bon d’accord
l’affichage est plutôt brut mais les résultats trouvés sont
corrects (mais avec une perte de précision).</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Exemple :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Affichage
de 0f12345E-10 :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">123450000000000005536E-26</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Affichage
de Pi : 0f314159265358979323E-17 :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">31415926535897931160E-19</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Affichage
de -0.3 :</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">-29999999999999993976E-20</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Pour
ce programme, la table des puissance de 10 contient 309 + 307 = 616
postes, ce qui est beaucoup. Mais le document en référence propose
un deuxième algorithme grisu2 qui utilise une table avec des
puissance de 10 avec un pas de 8, ce qui réduit le nombre de poste à
78 postes.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">D’autres
part, en 64 bits la multiplication proposée peut être réduite à
une seule instruction umulh. Puis l’analyse de l’algorithme fait
apparaître qu’il n’ait nécessaire que d’avoir 4 valeurs avec
la structure proposée. Donc il est possible de n’utiliser que des
registres 64 bits pour gérer ces valeurs sans avoir à les stocker
en mémoire.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Le
programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_011/grisu2Nv2_64.s">grisu2NV2_64.s</a> met en pratique ces idées. De l’entrée
de la valeur à convertir contenue dans le registre d0 à
l’extraction des chiffres du résultat, il n’y a aucun appel à
une sous routine !! tous les calculs sont effectués dans la
même routine. Ensuite les affichages en nombre entiers, nombres
décimaux et nombre en notation scientifique (xEexposant) sont
effectués par une seule sous-routine. Cela allège le programme mais
complique la lisibilité !!</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Bien
sûr la table des puissances de 10 utilisée est différente et elle
est plus petite.</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Les
résultats sont corrects mais je ne garantie pas leur exactitude pour
tous les cas. </span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Pi : <br /></span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">3.141592653589793<br /> </span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">affichage décimal :</span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">-0.3 <br /></span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"> <br /></span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">Notation scientifique <br /></span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;">-1.234e+306 <br /></span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;"><span style="font-size: medium;"> </span></p><p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
<span style="font-size: medium;">Ce programme doit pouvoir être
amélioré (par exemple en améliorant l’affichage de certains
nombres comme 1E23 ou 1E53 )et encore optimisé !!</span></p>
<p class="western" style="margin-bottom: 0.35cm;">
</p>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-69344257775929768942020-04-26T12:00:00.002-07:002020-06-08T12:17:01.432-07:00Chapitre 87 : assembleur ARM 64 bits : mesure des performances d'une routine<!--[if gte mso 9]><xml>
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<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Il y a
quelque temps j’avais essayé de porter le programme 32 bits qui indiquait le
nombre d’instructions et de cycles d’une routine en assembleur 64 bits. Je n’y
étais pas arrivé car l’appel système PERF_EVENT_OPEN n’était pas disponible en
64 bits. J’avais donc essayé de lire les valeurs directement du registre compteur
de cycles proposé par le processeur Cortex A53 mais hélas les instructions de type
msr ou mrs sont refusées lors de l’exécution d’un programme exécuté avec la
version raspbian buster. Je n’ai pas trouvé pourquoi !! </span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Mais je me
suis repenché sur le problème et maintenant le fonctionnement de PERF_EVENT_OPEN
est correct en 64 bits. Est-ce la nouvelle version de Buster ? la mise à
jour du package linux-perf ? ou la mise en place des packages suivants nécessaires
pour la création de modules du kernel :</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">sudo apt
install build-essential fakeroot dpkg-dev perl libssl-dev bc gnupg dirmngr
libncurses5-dev libelf-dev flex bison</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">je l’ignore
mais maintenant il est possible d’extraire le nombre d’instructions, le nombre
de cycles et le temps pris par des instructions ou une routine.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Je vous
conseille de vous plonger dans la documentation (en anglais) de l’appel système
linux PERF_EVENT_OPEN car les possibilités sont nombreuses.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Ici je vais
utiliser la possibilité de regrouper les 3 mesures dans le même buffer en
créant un process leader et 2 process fils. Cette solution permet de lancer en
une seule commande la mesure et d’arrêter la mesure grâce à l’identifiant du
leader seul. Les commandes utilisent l’appel système IOCTL puis l’appel READ
pour lire les résultats.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Les tests du
programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_010/mesurePerf1.s" target="_blank">mesurePerf1.s</a> <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>montrent que les
résultats sont surprenants. Le comptage des instructions doit tenir compte de toutes
les instructions comprises entre les 2 svc de lancement et d’arrêt de la
mesure.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour les
cycles, les résultats sont très variables si on se contente d’une seule mesure.
J’ai donc mis une boucle de mille mesures ce qui permet d’avoir une meilleure
estimation du nombre de cycles.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Par exemple
pour le simple test du mov x0,1, le nombre d’instruction est de 3012, ce qui
correspond à 1001 fois les 3 instructions mov, subs et cbnz et les 9 autres
instructions comprises entre les 2 svc (et en les comptant).</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour le
nombre de cycles , celui est variable autour de 2080 ce qui semble indiquer que
les 3003 instructions de la boucle correspondent à 2000 cycles.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Or je m’attendais
à avoir un nombre de cycles supérieur au nombre d’instructions !! Ce n’est
pas le cas et la recherche du fonctionnement de ce type de processeur me fait
penser que l’on voit là le gain des architectures pipe line de traitement des
instructions.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Si on ajoute
une instruction mul, le nombre de cycles augmente seulement de mille alors que
cette instruction est donnée pour utiliser au minimum 2 cycles.</span></div>
<br />
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><!--[if gte mso 9]><xml>
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<![endif]-->
</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">En ce qui
concerne les temps, ils sont très très variables !!! Donc la recherche d’optimisation
ne va être très facile sauf à faire tourner les routines des millions de fois
pour voir l’évolution d’une modification.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Mais ce n’est
que le début et je vais poursuivre des tests en particulier sur la routine de
division de nombres de 128 bits utilisée dans le chapitre précédent.</span></div>
<br />
<br />
<br />Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com2tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-32390556098926078412020-04-26T09:13:00.002-07:002020-04-26T11:55:52.071-07:00Chapitre 86 : assembleur ARM 64 bits factorisation d'un nombre et threads<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Voici un
programme f<a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_010/facteurThread64.s">acteurthread64.s</a> <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>écrit
pendant la période de confinement et qui marie calculs <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>pour trouver un facteur d’un grand nombre <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>et utilisation de threads.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">En effet c’est
souvent un challenge qui est proposé pour découvrir les problèmes liés à la
recherche d’un facteur d’un grand nombre <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>cad ici à un maximum de 2 puissance 64 – 1.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour cela,
nous allons d’abord vérifier que le nombre n’est pas premier puis lancer un
thread qui va chercher un petit facteur, lancer un thread qui va chercher un
facteur proche de la racine carrée et enfin un thread qui va rechercher un
facteur quelconque.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Dès qu’un
thread aura trouvé un facteur, il sera affiché et on terminera les 2 autres threads.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour déterminer
si un nombre est premier, j’ai utilisé le test de Fermat (voir wikipedia) qui vérifie
si le calcul de x puissance (nombre-1) modulo nombre est divisible par nombre. Ici
j’ai pris des valeurs de x égales à 2, 3, 5, 7, 11, 13 et 17 ce qui devrait
être suffisant pour la plage des nombres de 64 bits.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour le
calcul modulo, j’au du écrire une fonction de division d’un nombre de 128 bits
par un nombre de 64 bits qui doit être améliorée.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Les 2
premières recherches d’un petit facteur ou d’un facteur proche de la racine
carrée ne posent pas de problème (peut être le calcul de la racine carrée d’un
nombre !!).</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">La 3<sup>ième</sup>
recherche d’un facteur quelconque est faite à l’aide de l’algorithme Rho de
Pollard (voir wikipedia ou autres sites d’algorithmique). Là aussi il faut utiliser
une division d’un nombre de 128 bits par un nombre de 64 bits si l’on veut
décomposer des nombres proche de 2 puissance 63.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Après la
vérification de la primalité du nombre, le programme effectue le lancement des
3 threads fils à l’aide de l’appel système Linux CLONE puis se contente d’attendre
la fin d’un des threads fils. Pour cela j’utilise l’appel système WAIT4 auquel
je passe les pid de chaque fils. J’ai essayé d’utiliser l’appel WAITID mais je
ne suis pas arrivé à l’utiliser correctement.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Dès qu’un
thread se termine, le programme maitre arrête les 2 fils restant en utilisant l’appel
système TKILL et en passant leur N° de pid.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour de
petits nombres, ce programme fonctionnait correctement après les corrections
des petites erreurs habituelles. Pour de plus grands nombres ce programme ne
marchait plus car certains tests s’effectuaient sur des valeurs signées (codes
lt ou gt par exemples) alors qu’il faut effectuer des tests en valeurs non
signées (codes lo ou hi).</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Après
correction, il restait une erreur résiduelle pour des nombres<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>dont la division 128 devait s’effectuer avec
un diviseur de 64 chiffres significatifs. J’ai mis du temps à trouver où était
mon erreur. </span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">En effet l’algorithme
que j’utilise compare 2 nombres de 64 bits pour voir si on peut soustraire l’un
de l’autre puis décale le reste d’un bit sur la gauche. Et dans la première
version, je perdais ce bit !!. Dans la nouvelle version, le décalage du
reste de 64 bits nécessite l’utilisation du registre x8 pour conserver le bit
le plus à gauche. </span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Et c’est
pourquoi aux lignes 848 et 849, vous trouvez une soustraction et non pas une
comparaison. La soustraction permet de gérer la retenue et de pouvoir la déduire
du registre x8.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Jusqu’à
maintenant, je n’ai pas trouvé de nouvelles erreurs dans ce programme qui
trouve le bon résultat en quelques secondes.</span></div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-63186509346514939202020-03-31T08:48:00.002-07:002020-03-31T08:48:35.096-07:00Chapitre 85 : assembleur ARM 32 et 64 bits : affichage des variables d'environnement<!--[if gte mso 9]><xml>
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<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Dans ce
chapitre nous verrons dans 2 petits programmes comment récupérer les variables
d’environnement qui peuvent être utiles dans un programme (par exemple la
variable USER ou le répertoire courant comme PWD).</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">En fait la
récupération est très simple puisque l’adresse de ces variables sont stockées
sur la pile par LINUX avant l’appel à notre programme.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Dans le
programme 32 bits <a href="https://github.com/vincentARM/Arm-assembly/blob/master/Chapitre85/varEnv.s" target="_blank">varEnv.s</a><span style="mso-spacerun: yes;"> </span>nous
commençons par stocker dans le registre fp (frame register) la pile puis nous
stockons plusieurs adresses de la pile dans les registres pour examiner leur
contenu après l’affichage par la macro vidregtit.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Comme déjà
vu, l’adresse 0 contient le nombre de paramètres passés à notre programme dans la
ligne de commande. Ici nous avons un seul paramètre (le nom du programme) dont
l’adresse est passée à +4. En +8, nous trouvons l’adresse de retour qui est ici
à zéro puisque nous revenons au système d’exploitation.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">En +12, nous
trouvons l’adresse de la première variable d’environnement. Et il nous suffit
donc de remonter toutes les adresses jusqu’à en trouver une à zéro pour
afficher une à une les variables.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Dans la
deuxième partie du programme, je place les différentes adresses des sections
dans des registres pour regarder leur emplacement.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Et enfin,
nous effectuons une recherche d’une variable pour afficher son contenu. Sur mon
raspberry, la variable USER contient pi. Pour démarrer la recherche à la bonne
adresse quelque soit le nombre de paramètres passés dans la ligne de commande,
l’indice de recherche est initialisé avec le nombre de paramètre + 2.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Le programme
<a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_009/varEnv64.s" target="_blank">varEnv64.s</a> effectue la même chose en 64 bits, sauf que les adresses sont sur 8 octets et
non plus sur 4 octets.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Peut être
vous posez vous la question du pourquoi du save du registre x1 et lr en début
de la routine de recherche alors que ces 2 registres ne sont pas modifiés dans
la routine. Et bien c’est pour les avoir toujours en exemple et pour éviter une
anomalie si je suis obligé d’ajouter une routine d’affichage en cas de
problème. Vous remarquerez que dans cette routine j’utilise les registres r12
etc donc il n’est pas nécessaire de les sauver (cf norme d’appel des routines).</span></div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-62194442998491825532020-03-22T07:44:00.001-07:002020-03-22T07:50:24.527-07:00Chapitre 84 : assembleur ARM64 : système multi-agents : application à un banc de poisson<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour ce
chapitre je repars encore du livre de Virginie MATHIVET « l’intelligence Artificielle
pour les développeurs en Java ».</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">L’adaptation
en assembleur ARM pose quelques problèmes intéressants puisqu’il faut adapter
toute la partie graphique pour la porter sous X11. De plus, il faut aussi réaliser
une animation pour déplacer le banc de poisson dans son océan.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Source du programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_007/mAgents3.s" target="_blank">mAgent3.s</a> </span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><br /></span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Les calculs
de vitesse suivant les axes X et Y font intervenir des cosinus et sinus et une
racine carrée, ce qui nous oblige à trouver et à écrire les algorithmes nécessaires.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">En ce qui
concerne la partie graphique, je suis reparti du programme écrit au chapitre XX
pour l’afficheur des images PNG. Je ne garde que les routines de connexion, de <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>chargement des couleurs, polices et la
création de la fenêtre principale, des contextes graphiques et de la gestion
des événements.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour le
calcul du cosinus et sinus, je trouve l’algorithme CORDIC que j’adapte pour l’assembleur
ARM 64 bits. Cela nécessite l’utilisation des instructions de traitement des
nombres en virgule flottante et la création dans la .data d’une table de
valeurs servant au calcul. </span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour la
racine carré, le calcul s’effectue en nombre entier avec un algorithme que j’avais
déjà écrit pour le 32 bits.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Ah oui, vous
remarquerez que chaque routine comporte le commentaire INFO : avec le
nom de la routine. J’ai besoin de cela car j’utilise un plugin de notepad++ qui
me permet pour les gros programmes d’avoir une liste des routines dans une fenêtre
séparée, ce qui facilite le déplacement d’une routine à l’autre.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Après ces
routines de base, nous trouvons les routines d’affichage d’un poisson et d’un
obstacle. Comme le poisson se déplace il faut aussi écrire une routine
identique pour effacer son ancienne position en le redessinant mais avec la
même couleur que le fond bleu, ce qui le fait disparaitre. Son dessin ne consiste qu’en
une simple ligne blanche.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour les
obstacles, le dessin est un cercle mais curieusement X11 ne propose pas de
routine de dessin d’un cercle complet mais seulement des arcs. Pour avoir un
cercle complet il faut indiquer le même rayon sur l’axe des X et des Y puis
indiquer l’angle de départ et celui d’arrivée en degré multiplié par 64.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Dans l’appel
à XDrawArc, il est nécessaire de passer 8 paramètres et donc la nome d’appel
nous oblige à passer ce 8<sup>ième</sup> paramètre sur la pile (et toujours
alignée sur 16 octets). Et dans ce cas, il ne faut pas oublier de réaligner la
pile après l’appel.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour les
routines de calcul d’évitement des murs, des poissons des obstacles etc. j’adapte
celles données dans le livre. <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>Il faut
faire attention aux instructions car les vitesses peuvent être négatives ou
positives. En particulier si on utilise l'instruction lsr pour diviser par une puissance de 2 il faut la remplacer par l'instruction asr qui gérera correctement la division pour des valeurs négatives.</span><br />
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">L’autre difficulté est de bien gérer l’utilisation des registres en
n’oubliant pas de les sauvegarder. </span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">J’ai galéré
un moment avec les nombres float car pour vérifier les calculs j’utilisai l’instruction
printf du C et celle ci utilise des registres utilisés dans mes routines sans les sauvegarder, ce
qui engendrait de nouvelles erreurs.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Enfin l’animation
est effectuée dans la routine gestionAttenteEvenements qui utilise l’appel système
select pour attendre soit un évènement qui survient sur la connexion X11 soit un
top du timer. La valeur d’attente est passée en paramètre sous la forme d’une
structure contenant le délai en secondes et macro secondes. Puis nous appelons
la fonction de gestion des évènements</span><span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"> pour gérer
la fermeture de la fenêtre et les clics de la souris pour créer les obstacles à
la position du clic.</span>
</div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Il y a là
aussi une curiosité : nous récupérons le FD de la connexion mais au lieu
de stocker sa valeur dans la zone réservée, il faut mettre à jour le bit
correspondant au FD. Par exemple si le FD est égal à 3, il faut mettre le bit
en position 4 à 1 (les positions commençant à 0). Et passer la valeur 4 dans le
premier paramètre d’appel à Select.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Après les
tests et les corrections des erreurs, le programme fonctionne mais les poissons
ont un comportement bizarre. Au bout d’un moment, ils se rassemblent presque
tout dans le coin inférieur droit puis se déplacent à nouveau dans tout l’aquarium :
la réserve de nourriture peut être !!!!. Certains poissons restent aussi
collés aux parois pendant un certain temps puis repartent !!!</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Je ne suis
pas arrivé à trouver une erreur dans la programmation et j’en suis arrivé à
penser que le comportement des <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>agents peut
aboutir à des effets non prévus.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Attention :
le spectacle du mouvement des poissons est hypnotique !!!</span></div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-58696098261052898292020-03-16T08:57:00.001-07:002020-03-16T09:02:07.599-07:00Chapitre 83: assembleur ARM64 : : Méta heuristiques d’optimisation problème du sac à dos.<!--[if gte mso 9]><xml>
<o:OfficeDocumentSettings>
<o:AllowPNG/>
</o:OfficeDocumentSettings>
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</w:LatentStyles>
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/* Style Definitions */
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<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour ce
chapitre je vais de nouveau repartir du livre de Virginie MATHIVET
« L’Intelligence Artificielle pour les développeurs »<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>en suivant le chapitre sur les algorithmes de
méta heuristiques d’optimisation écrit pour le langage Java.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Les
algorithmes développés dans ce chapitre sont : l’algorithme glouton, la
descente de gradient, la recherche taboue, le recuit simulé et l’optimisation
par essaims particulaires. Pour la théorie, je vous laisse aller voir le livre
ci-dessus ou wikipedia ou d’autres sites sur internet. Dans le livre,
l 'application de ces algorithmes s’effectue sur le célèbre problème du sac
à dos, qui consiste à remplir un sac à dos de 20kg avec diverses boites de
poids différents et d’optimiser la valeur totale du contenu.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Dans notre
programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_007/sacados64.s" target="_blank">sacados64.s</a>, nous allons cette fois ci, utiliser les listes chainées
pour générer les diverses solutions.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">J’ai essayé
dans ce programme, d’améliorer l’utilisation des registres en respectant la
norme préconisée. Mais il reste encore des points à revoir !!</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Au début du
programme nous décrivons 2 structures, une pour les boites et une pour la liste
chainée de chaque solution. La structure boite contient le pointeur vers le nom
de la boite, le poids et sa valeur. La liste chainée contient ses 3 éléments
plus un pointeur sur le nœud suivant et un ratio égal à la valeur divisée par
le poids. Pour éviter des calculs en virgule flottante ce ratio est calculé en
multipliant en premier la valeur par 100. La liste chainée possède un nœud
d’entête qui contiendra la somme de tous les poids des nœuds de la chaine, la
valeur totale et le nombre de nœuds (ce dernier utilise la place du pointeur
nom de la boite puisqu’il est inutile au niveau de l’entête).</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">La
description des boites possibles est effectuée dans une table dont la
modification est plus aisée. La création du problème consistera à transformer
cette table en une liste chainée de toutes les boites disponibles, liste qui
sera exploitée par tous les algorithmes.<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>Au niveau du code, nous retrouvons les routines vues au chapitre sur les
listes chainées : creerNoeud, insererNoeud, supprimerNoeud, et triListe.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Cette
dernière effectue un tri sur le ratio et en ordre inverse, la boite au plus
fort ratio est triée en premier. </span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Nous
rajoutons à ces fonctions, des fonctions de copie de liste, de copie de nœuds
et les fonctions spécifiques à certains algorithmes.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Tout en
respectant la logique des algorithmes tels que décrit dans le livre, J’ai
simplifié certains calculs. Par exemple pour le recuit simulé il faut calculer
une exponentielle pour déterminer la probabilité de maintenir une solution
moins bonne. Après avoir fait des simulations avec Excel, et si je n’ai pas
fait erreur le simple fait de diminuer la température de 1 à partir de 50
convenait parfaitement. Bien sûr si vous voulez utiliser cet algorithme pour
d’autres types de problème, il faudra l’adapter pour que le calcul soit
réaliste !!</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Après de
nombreux tests, le programme semble fonctionner correctement du moins avec les
valeurs données dans le livre. Mais j’ai dû modifier le générateur de nombres
aléatoires qui figure dans les routines asm64 car pour de petites valeurs il
ne semble pas aléatoire du tout. J’ai donc utilisé une possibilité du système
d 'exploitation qui fournit un appel system (urandom). Celui-ci fournit
une suite de nombres aléatoires de la longueur que l’on désire. Mais avec l’inconvénient que les tirages sont différents à chaque lancement.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Voici un
exemple de résultat :</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">SolutionEssaims</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Valeur
totale = 54 poids total = 19 nb de boites : 5</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Liste des
boites :</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">I ==>
poids = 5 valeur = 12 ratio = 240</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">A ==>
poids = 4 valeur = 15 ratio = 375</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">L ==>
poids = 3 valeur = 7 ratio = 233</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">D ==>
poids = 3 valeur = 10 ratio = 333</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">K ==>
poids = 4 valeur = 10 ratio = 250</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Remarque :
si on supprime la dernière boite de la liste des boites disponibles<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>(L) l’algorithme glouton ne trouve pas la
bonne solution !!</span></div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-13767119797062352402020-03-12T06:57:00.000-07:002020-03-16T08:15:07.358-07:00Chapitre 82 : assembleur ARM64 : algorithme génétique appliqué au problème du voyageur de commerce<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Pour ce
chapitre je vais repartir du livre de Virginie MATHIVET « L’Intelligence
Artificielle pour les développeurs »<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>en suivant le chapitre sur les algorithmes génétiques écrit pour le
langage Java. Je pensais utiliser les listes chainées vues au chapitre
précédent mais ici cela semble inutile car les données population et génome
sont fixes. Il est donc plus performant d’utiliser des tables.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Comme dans
le livre, nous allons utiliser ce type d’algorithmes pour résoudre le problème
du voyageur de commerce pour 7 villes (PVC). Pour la théorie sur ce type d’algorithme,
je vous renvoie au livre ci-dessus ou sur Wikipedia ou autres sites.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Dans le
programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_007/genPVC164.s">genPVS64.s</a> nous commençons par décrire 2 structures de données nécessaires :
individu et processus évolutionnaire puis les tables contenant les noms de
ville, les pointeurs vers ces noms et une table contenant les distances entre
toutes les villes. Ces tables peuvent être complétées ou modifiées sans
difficulté . Vous remarquerez la façon de calculer le nombre de postes ce
qui évite d’avoir une divergence entre données. </span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Seule la
table population a sa place réservée dans la section BSS. La table génome
associée à chaque individu sera créee sur le tas lorsque cela sera nécessaire.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Le code
reprend les différentes routines pour traiter le problème. Les commentaires
sont suffisamment nombreux pour la compréhension des instructions.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">La
difficulté d’écriture de longs programmes en assembleur provient de la bonne
utilisation des registres. Normalement la convention est de séparer les
registres en 3 parties : les <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>paramètres,
les intermédiaires et les permanents. Seuls ces derniers doivent être
sauvegardés. Mais cette norme est surtout valable si le programme fait appel à
des librairies extérieures. Sur un programme personnel, sans contraintes d’optimisation,
il faut surtout veiller à la bonne sauvegarde restauration des registres
contenant des données générales. Et hélas j’ai pris de mauvaises habitudes en
commençant par utiliser les registres x0,x1 x2 .. au lieu d’utiliser les
registres x20, x21 etc.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Il faut
aussi veiller à ce que chaque routine ne dépasse pas une taille d’écran afin qu'elle
soit lisible en totalité sans avoir à utiliser l’ascenseur.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Enfin vous
remarquerez que chaque nom de routine est suivie du mot clé INFO :. Cela
me permet dans notepad++ d’utiliser un pluggin qui affiche toutes les routines
et facilite leur accès.</span></div>
<div class="MsoNormal">
<span style="font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Remarque :
je n’ai pas encore poussé ce programme avec un nombre de villes plus important
pour analyser les résultat.</span></div>
<span style="font-family: "calibri" , "sans-serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Merci de me signaler les erreurs éventuelles.</span><br />
<br />
<span style="font-family: "calibri" , "sans-serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Quelques jours après : j'ai testé de nouveau ce programme avec les 13 préfectures de la région Occitanie. J'ai seulement modifié le générateur de nombres aléatoires pour que ceux ci soient toujours différents après plusieurs lancements du programme.</span><br />
<span style="font-family: "calibri" , "sans-serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">Le résultat semble satisfaisant car il trouve ce chemin après modification des paramètres :</span><br />
<br />
<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width: 80px;"><colgroup><col width="80"></col></colgroup><tbody>
<tr height="20">
<td height="20" style="height: 15.0pt; width: 60pt;" width="80">(+1257)Auch Toulouse
Montauban Cahors Albi Rodez Mende Nimes Montpellier Perpignan Carcassonne
Foix Tarbes</td>
</tr>
</tbody></table>
<br />Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-24392659849418491862020-03-02T06:29:00.005-08:002020-03-02T06:29:53.989-08:00Chapitre 81 : assembleur ARM 64 : routines pour listes chainées<!--[if gte mso 9]><xml>
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</o:OfficeDocumentSettings>
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/* Style Definitions */
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</style>
<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
Après le précédent chapitre sur la gestion de tables, nous
allons voir quelques routines pour gérer des listes chainées. Une liste chainée
contient un certain nombre de nœuds contenant une ou plusieurs valeurs et un
pointeur qui donne l’adresse du nœud suivant. Le pointeur du dernier nœud est à
zéro. L’adresse de début de la chaine pointe sur une structure identique à un
nœud. Si ce premier pointeur est nul, c’est que la chaine est vide.</div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme, <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_007/routListeCh1.s" target="_blank">routListCH1.s</a>, nous commençons par
décrire la structure de chaque nœud. Pour faire simple, nous décrivons qu’une
valeur et un pointeur next.</div>
<div class="MsoNormal">
Nous déclarons deux têtes de liste par :</div>
<div class="MsoNormal">
qDebutListe1:<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>.skip llist_fin</div>
<div class="MsoNormal">
qDebutListe2:<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>.skip llist_fin</div>
<div class="MsoNormal">
puis dans le programme principal, nous testons les
différentes routines.</div>
<div class="MsoNormal">
L’initialisation d’une liste consiste à mettre les valeurs
et le pointeur à zéro. Cette routine n’est pas utilisée ici car les têtes sont
décrites dans la bss section et donc initialisées à zéro par le système.</div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite nous trouvons une routine de création d’un nœud, qui
se contente d’allouer la place de la taille d’un nœud données par la structure
et de stocker la valeur passée en paramètre et d’initialiser le pointeur vers
le nœud suivant. La routine retourne l’adresse du nœud crée, adresse qui va
nous servir dans la routine suivante d’insertion du nœud dans la chaine.</div>
<div class="MsoNormal">
On passe à cette routine l’adresse du nœud à insérer et
l’adresse du nœud après lequel il faut insérer ce nœud. Si c’est le premier nœud, on passe l’adresse de l’entête de liste. L insertion est très simple
puisqu’il s’agit de mettre d’adresse du nœud dans le pointeur next du nœud précédent et de mettre l’adresse du nœud suivant dans le pointeur du nœud
inséré !!!</div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite nous trouvons la routine d’affichage de toutes les
valeurs de la liste. Nous passons à la routine l’adresse de l’entête de liste.
Si le pointeur next est à zéro, nous affichons le message liste vide sinon nous
passons au premier nœud pour afficher sa valeur et nous chargeons le nouveau
pointeur. Nous bouclons sur ces instructions jusqu’à trouver un pointeur à
zéro.</div>
<div class="MsoNormal">
La recherche d’une valeur dans la liste consiste simplement
à balayer la liste jusqu’à trouver la valeur correspondante. Mais si la valeur
n’est pas trouvée, toute la liste est balayée ce qui peut être couteux en temps d’exécution : c’est le principal défaut des listes chainées par rapport
aux tables.</div>
<div class="MsoNormal">
Il est possible d’améliorer la recherche en triant la liste
puis en arrêtant la recherche quans la clé recherchée est inférieure à une
valeur de la liste.</div>
<div class="MsoNormal">
La routine de tri est un peu particulière car elle détruit
la liste initiale pour reconstruire une nouvelle liste avec une entête
différente. Il faut donc après cette routine, utiliser l’adresse retournée dans
le registre x0 pour toute action sur cette liste triée.</div>
<div class="MsoNormal">
Nous trouvons ensuite une routine d’insertion dans une liste
triée qui insère un nœud à la bonne place, une routine de copie de liste et une
routine de suppression d’un nœud en fonction de sa valeur.</div>
<div class="MsoNormal">
Nous verrons dans les chapitres suivants, une utilisation de
ces routines.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Il existe aussi des listes doublement chainées qui permettent
le balayage dans les 2 sens à l’aide d’un pointeur supplémentaire. </div>
<div class="MsoNormal">
Le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_007/DblListCH.s" target="_blank">DblListCH.s</a><span style="mso-spacerun: yes;">
</span>donne quelques routines de base en modifiant les structures de
définition de la liste et des nœuds.</div>
<div class="MsoNormal">
Nous créons une structure de liste qui contient 2
pointeurs, un qui pointe sur le premier nœud de la liste (ou est nul si la
liste est vide) et l’autre qui pointe sur le dernier nœud de la liste (ou qui
est nul si la liste est vide).</div>
<div class="MsoNormal">
Et nous ajoutons à la structure du nœud un pointeur prev qui
pointera sur le nœud précédent (ou qui est nul s’il s’agit du premier nœud).</div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite nous trouvons 3 routines : une qui insère un nœud
au début de liste, une qui insère en fin de liste et la dernière qui insère une
valeur après une autre. Ces 3 routines nécessitent la manipulation des pointeurs pour
assurer un bon fonctionnement de la liste.</div>
<div class="MsoNormal">
Puis nous avons une routine de recherche de valeur dans la
liste et 2 routines d’affichage de la liste complète ,une dans un sens et l’autre
dans l’autre sens.</div>
<div class="MsoNormal">
Comme exercice, je vous laisse le soin d’écrire la
suppression d’un nœud et l’insertion avant une certaine valeur. </div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-5301992935826598682020-02-11T10:06:00.002-08:002020-02-11T10:06:44.819-08:00Chapitre 80 : assembleur ARM64 : gestion de tables, tri, recherche dichotomique<!--[if gte mso 9]><xml>
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<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
Au chapitre 71, nous avons commencé à voir les instructions
de base pour lire et écrire les données dans un tableau. Dans ce nouveau
chapitre, nous allons voir d’autres fonctions pour utiliser un tableau. Le
tableau est décrit dans une structure qui ne contient que la clé et une valeur
toutes les deux sur 4 octets. Bien sûr, on peut adapter ces 2 zones à d’autres
valeurs mais il faudra modifier les instructions ldr et str en conséquence.</div>
<div class="MsoNormal">
Dans ce programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_007/triTable.s" target="_blank">triTable.s</a>, je commence à respecter les normes
préconisées pour l’utilisation des registres : x0 à x7 pour les paramètres
x8 à x18 pour les données intermédiaires et les autres pour les données à conserver.</div>
<div class="MsoNormal">
Dans le code nous commençons par charger une table de 90
postes avec une clé aléatoire dans la plage 1,50 et une valeur contenant le N0
d’enregistrement.la routine insertionTable se contente de charger la clé et la valeur
à l’indice de la table donné par le nombre de poste déjà stockés (si 3 postes
stockés, le nouveau stockage s’effectue à l’indice 3 : les 3 premiers
étant stockés aux indices 0, 1 et 2) et retourne dans x0 le nouveau nombre de postes.
Nous gardons une marge de 10 postes pour pouvoir effectuer des insertions de
postes. Comme les zones à charger ont une longueur de 4 octets, il faut faire
attention aux instructions en mettant bien les registres de type w et pas les
registres de type x. Bien sûr pour les zones de 8 octets, il faudra utiliser
les registres en x.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite nous affichons toute la table en effectuant une
boucle puis nous effectuons une recherche sequentielle dans la table et nous
affichons le résultat.</div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite nous plaçons la routine de tri. C’est un tri Shell issu
d’un programme en java proposé par Robert Sedgewick dans son livre sur les
algorithmes. C’est un tri moins performant que le tri rapide mais il est plus
facile à programmer et il comporte moins de situations défavorables.</div>
<div class="MsoNormal">
Nous affichons à nouveau la table pour vérifier le bon
fonctionnement du tri sur les clés et sur les valeurs.</div>
<div class="MsoNormal">
Puis nous effectuons une recherche dichotomique sur la table
triée et nous terminons par une routine d’insertion qui respecte l’ordre de tri
des clés.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_007/hashTable.s" target="_blank">hashTable.s</a> nous utilisons une fonction de
hachage pour calculer l’indice de poste où stocker un enregistrement. Nous
allons utiliser une chaine de caractères comme clé. Pour simplifier et examiner
les cas de collision, nous utiliserons une table avec 10 postes seulement.</div>
<div class="MsoNormal">
L’insertion s’effectue en appelant la fonction de hachage d’une
chaine de caractère et qui va retourner un nombre compris entre 0 et 9 qui va
servir d’indice pour accèder à un poste de la table. Si une clé est déjà
stockée dans ce poste, nous cherchons le premier poste vide supérieur pour y
inserer les nouvelles valeurs. Si l’indice dépasse le nombre maxi de postes de
la table, la recherche continue au poste 0. Pour être sûr que la recherche d’un
poste vide soit toujours fructueuse, il faut que la table ne contienne qu’un %
du nombre total de poste. (voir la théorie pour avoir le % le plus correct
possible).</div>
<div class="MsoNormal">
Vous remarquerez que c’est l’occasion d’utiliser l’instruction
particulière csinc qui suivant le résultat de la comparaison prend la valeur d’un
registre ou l’incrément d’un autre (ou du même). Ici dès que l’on atteint le maximum de poste s, on remet l’indice à zéro avec le registre spécial xzr :
astucieux non ?</div>
<div class="MsoNormal">
La fonction de recherche consiste à calculer le N° de poste
avec la même fonction de hachage. Puis si le poste est vide on retourne non
trouvé, si le poste est rempli, on teste si les 2 chaines servant de clé sont
identiques et sinon on balaye la table jusqu à trouver la bonne clé ou un poste
vide.</div>
<div class="MsoNormal">
Cette solution permet de trouver très rapidement des valeurs
dans une table à la condition que la fonction de hachage donne des valeurs bien
différentes et que la table ait un taux moyen de remplissage.</div>
<div class="MsoNormal">
Exemple du résultat d’affichage de la table du programme :</div>
<div class="MsoNormal">
Affichagetable</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 4264681
valeur : 110</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 1<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 4264675
valeur : 50</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 2<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 3<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 4<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 5<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 4264686
valeur : 60</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 6<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 4264688
valeur : 70</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 7<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 8<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 9<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme suivant <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_007/hashListTable.s" target="_blank">hashlistTable</a>, nous utilisons une
autre solution. En cas de collision, nous utilisons des listes chainées pour
stocker tous les enregistrements qui donnent la même valeur de poste. Ainsi même
si la table a un fort taux de remplissage, la recherche d’une clé ne s’effectue
que sur quelques nœuds de chaque liste chainée.</div>
<div class="MsoNormal">
L’affichage suivant montre que pour le poste N°5 nous avons
un pointeur vers une autre valeur.</div>
<div class="MsoNormal">
Affichagetable</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 4264773
valeur : 110<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 1<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 4264767
valeur : 50<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 2<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 3<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 4<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 5<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 4264778
valeur : 60<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 638988288</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 5<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 4264780
valeur : 70<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 6<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 7<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 8<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
N° : 9<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>clé : 0 valeur
: 0<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suivant : 0</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<span style="font-family: "Calibri","sans-serif"; font-size: 11.0pt; line-height: 115%; mso-ansi-language: FR; mso-ascii-theme-font: minor-latin; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-language: AR-SA; mso-bidi-theme-font: minor-bidi; mso-fareast-font-family: Calibri; mso-fareast-language: EN-US; mso-fareast-theme-font: minor-latin; mso-hansi-theme-font: minor-latin;">Vous remarquerez que la programmation de ces
algorithmes en assembleur n’est pas très compliquée (et j’espère que je n’ai
pas fait trop d’erreurs !!) et est assez compacte.</span>Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-28857676941623191402020-01-20T11:25:00.004-08:002020-01-20T11:31:58.416-08:00Chapitre 79 : Assembleur Arm 64 : lecture d’une page d’un site Web.<!--[if gte mso 9]><xml>
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</style>
<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
Au chapitre 56, nous avons vu l’utilisation des sockets en
32 bits pour accéder à une page sur Internet. A l’aide des tests des fonctions
système du chapitre précédent, nous allons voir la même utilisation en 64 bits.</div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_008/rechMeteo64.s" target="_blank">rechMeteo64.s</a>, nous lançons un thread pour exécuter la commande Linux ping pour récupérer l’adresse IP du site de méteoFrance.
En effet, dans le container 64 bits de la version Buster que j’utilise, la
commande Linux host n’existe pas, j’ai donc du utiliser la commande ping pour récupérer l’adresse.</div>
<div class="MsoNormal">
Comme nous l’avons vu au chapitre précedent l’execution de
la commande au travers de execve, ne retourne pas dans le programme appelant. Il
nous faut donc dupliquer la sortie Sysout vers un fichier tampon à l’aide des
appels system pipe (code 59) et dup3(code 24). Ce qui nous permet de récuperer
l’adresse IP dans un buffer et de la convertir pour créer la socket.</div>
<div class="MsoNormal">
Comme en 32 bits, dans la routine envoiRequeteP80 nous ouvrons
la socket (code 198) créons la connexion avec le site (code 203) envoyons la
requête de lecture (code 206) après avoir calculé sa longueur puis lu la
réponse avec le code 207. La lecture s’effectue dans une boucle pour récuperer
tout le contenu de la page.<br />
<br />
Vous remarquerez que l'utilisation des instructions cinc et csel permettent de résoudre le remplacement des instructions conditionnelles du type incne ou moveq.<br />
</div>
<div class="MsoNormal">
Le reste du programme concerne l’analyse et l’extraction des
données qui nous intéressent.</div>
<div class="MsoNormal">
Attention, ce programme ne concerne que les pages des sites
accessibles en http. Pour les sites accessibles en https, il faudra utiliser la
librairie openSSL comme je l’avais fait en 32 bits.</div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-88162482622964272562020-01-19T11:41:00.001-08:002020-01-20T09:28:50.658-08:00Chapitre 78 : assembleur ARM 64 bits : lancement d'un thread. Exécution d'une commande Unix<!--[if gte mso 9]><xml>
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<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
Je repars du programme assembleur 32 bits vu au chapitre 20
pour l’adapter à l’assembleur 64 bits. (<a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_008/testThread64.s" target="_blank">source du programme</a>).</div>
<div class="MsoNormal">
Après les modifications des registres, des accès à la pile
il ne reste plus qu’à trouver les codes des appels système en en 64 bits. Hélas
l’appel fork ne semble pas exister en 64 bits et donc je modifie le programme
pour utiliser l’appel clone.</div>
<div class="MsoNormal">
Ces modifications refusant de fonctionner, j’effectue des
recherches sur internet pour trouver la source de mon erreur. En fait, les
paramètres de la fonction clone sont identiques à la fonction fork du 32 bits
et donc ne correspondent pas à la première description que j’avais trouvée. En
effet la documentation des appels système en 64 bits n’est pas très disponible.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
J’adapte aussi les appels système pour les fonctions sleep
et wait4 sans problème. Par contre je ne trouve pas de fonction pause en 64
bits. </div>
<div class="MsoNormal">
Après recherche sur internet je trouve une solution en
utilisant les appels système rt_sigprocmask et rt_sigsuspend.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Tout fonctionne parfaitement après quelques tests !!<br />
<br />
<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
Puis, j’ai réécrit <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_008/testExecCmd1.s" target="_blank">un programme</a> pour tester l’exécution d’une
commande Linux en utilisant l’appel system execve. Pour cela je me suis
contenté de lancer la commande ls –l mais vous trouverez en commentaire la
chaine de caractères pour lancer une commande ping.</div>
<div class="MsoNormal">
Ici la seule difficulté est de passer correctement les
paramètres à l’appel systeme qui est un peu différent de l’appel 32 bits.</div>
Comme en 32 bits, vous remarquerez que l’exécution correcte de la commande interrompt le programme appelant. <br /></div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-39056373311357373332020-01-08T08:46:00.001-08:002020-01-08T08:46:11.318-08:00Chapitre 77 : Assembleur ARM 64 bits : calculs en virgule flottante (instructions Float)<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
Je commence l’année par découvrir les instructions de calcul
en virgule flottante. En 64 bits, ces instructions sont très différentes de
l’assembleur 32 bits et à première vue sont plus simples d’utilisation. Pour
effectuer des calculs en double précision, nous disposons de 32 registres de 64
bits dont le nom commence par d.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Comme nous n’avons pas de routines assembleur pour afficher
des nombres en virgule flottante, il nous faut utiliser l’instruction printf du
C en utilisant le formatage « %+09.25f\n ». Comme il y a peu
d’exemple sur internet de programmation 64 bits arm en float, il nous faut
découvrir comment passer les arguments à la fonction.</div>
<div class="MsoNormal">
Après quelques essais, je trouve que la chaine de formatage
doit être passée dans le registre x0 et les valeurs à afficher dans les
registres d0 d1 etc. En effet en virgule flottante les registres à utiliser en
double précisions sont des registres 64 bits qui commencent par d et nous
pouvons utiliser xx registres. Attention : l’appel de la fonction printf
détruit le contenu des registres d0 d1 et peut être d’autres (à vérifier). L’utilisation
des instructions du langage C necessite aussi l’utilisation de gcc pour
effectuer le link. </div>
<div class="MsoNormal">
Source du programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_006/calculfloat1.s" target="_blank">calculFloat1</a>.s </div>
<div class="MsoNormal">
Donc je commence à alimenter le registre d0 avec une valeur
immédiate avec l’instruction fmov d0,2 et tout se passe bien avec plusieurs
valeurs lorsqu’une erreur de compilation arrive pour la valeur 50 !! </div>
<div class="MsoNormal">
La recherche dans les 5000 pages de la documentation ARM
montre que les valeurs immediates possibles doivent pouvoir être codées sur 8
bits dont un exposant de 3 bits et une mantisse de 4 bits. La figure C2-2 de la
page C2-136 donne les valeurs possibles : par exemple 1 2 4 8 16 mais
aussi 0,25 ou <span style="font-family: "TimesNewRomanPSMT","serif"; font-size: 9.0pt; line-height: 115%; mso-bidi-font-family: TimesNewRomanPSMT;">0,1796875 mais pas 50.</span></div>
<div class="MsoNormal">
Bien ! maintenant passons une valeur dans le registre x0
puis dans le registre d0 et comme en 32 bit, il faut effectuer une opération de
conversion en float avec l’instruction scvtf d0,d0.</div>
<div class="MsoNormal">
Et enfin nous chargeons une valeur double stockée en mémoire
par la simple instruction ldr.</div>
<div class="MsoNormal">
Après affichage, nous la rechargeons dans le registre d0 puis
la convertissons en entier non signé avec l’instruction fcvtzu et la
transferrons dans le registre x0 en passant par le registre d1 pour varier un
peu. L’affichage du registre x0 montre bien la valeur 3. Pour les valeurs
signées il faut utiliser fcvtzs.</div>
<div class="MsoNormal">
Nous effectuons quelques opérations de calcul, addition,
multiplication, division, minimum, racine carrée et quelques comparaisons qui
sont plus simples qu’en 32 bits.</div>
<div class="MsoNormal">
Enfin nous vérifions le stockage d’une valeur en mémoire. Il
existe encore plein d’instructions pour manipuler ces nombres (et pour des
conversions en simple précision).</div>
<div class="MsoNormal">
J’effectue aussi quelques tests pour voir les conversions 32
bits 64 bits.</div>
<div class="MsoNormal">
Comme exemple je vais reprendre le programme écrit en 32 bits
pour analyser la génération de nombres aléatoires. Voir le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_006/verifAlea.s" target="_blank">verifAlea</a>.s.
Celui çi ne pose pas de problème particulier sauf que la valeur immédiate zéro
ne peut pas être mis dans un registre dn avec l’instruction fmov. Mais en
utilisant le registre particulier xzr, cela fonctionne.</div>
<div class="MsoNormal">
Vous remarquerez que j’utilise le registre d8 pour les
calculs pour éviter la modification d’un registre comme d4 par le premier appel
de printf.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_006/saisieFloat1.s" target="_blank">saisieFloat1</a>.s donne une routine de
conversion d’une chaine de caractères (abc,def ou abc.def) en nombre float. La
chaine est passés d’abord dans la ligne de commande puis est ensuite saisie en
utilisant l’appel système read.</div>
<div class="MsoNormal">
Je voulais utiliser l’instruction de conversion <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>scvtf d0,x0, n bits<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>mais le position de la virgule par n bits ne
peut pas être la valeur d’un registre. Donc j’ai utilisé une autre technique,
je recopie la chaine de caractère en supprimant la virgule ou le point et en
conservant leur position. Ensuite je convertit en décimal la chaine résultante
et convertit en float le résultat.</div>
<div class="MsoNormal">
Avec la position de la virgule, je calcule la puissance de 10
necessaire pour effectuer la division en float pour trouver le résultat correct.
Exemple :</div>
<div class="MsoNormal">
Soit la saisie de 12345,67 qui donne la chaine 1234567
convertit en float pour donner le dividende.</div>
<div class="MsoNormal">
La virgule est en position 5 à partir de la gauche et 2 à
partir de la droite . Il faut calculer la puissance 2 de 10 soit 100 qui
convertit en float donnera le diviseur.</div>
<div class="MsoNormal">
Il ne reste plus qu’à effectuer la division en float de 1234567
par 100 pour avoir un nombre float résultant correct dans le registre d0.</div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-79386565206607688462019-12-17T06:41:00.002-08:002019-12-17T06:46:01.854-08:00Chapitre 76 : assembleur ARM 64 bits : utilisation de X11<!--[if gte mso 9]><xml>
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<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
Je n’ai pas encore trouvé de solution pour la résolution de
l’absence de /dev/mem dans le container 64 bits. De plus je n’ai pas réussi à
installer le périphérique pour lire les compteurs relatifs à la mesure de
performance. En effet il faut créer un module kernel en utilisant un package
contenant les headers linux et il n’existe pas pour la version 64 bits !!. </div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Donc nous allons voir l’utilisation de X11 pour générer des
fenêtres graphiques. Pour cela nous reprenons la démarche utilisée pour le 32
bits : installation sur le raspberry du package X11<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>, installation d’un serveur X11 sur le PC
(par exemple Xming), création d’une connexion au raspberry avec le top X11 dans
putty. Pour plus de précisions je vous renvoie au chapitre 30 de ce blog.</div>
<div class="MsoNormal">
J’effectue un premier test en 32 bits avec un des programmes
anciens pour vérifier si la fenêtre s’affiche bien sur le PC : ok pas de
problème.</div>
<div class="MsoNormal">
Je reprends le programme de création d’une simple fenêtre <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_005/creatfen641.s" target="_blank">creafen641.s</a>.
Il faut déjà recalculer les positions des données dans les structures car les définitions des zones doivent avoir une longueur de 8 octets. Enfin pas
toutes !! Il faut donc reprendre chaque structure, passer tous les
pointeurs et les entiers longs en 8 octets et laisser les entiers en 4 octets.
Mais il y a des réalignements à faire s’il y a un nombre d’entiers impairs, il
faut ajouter une zone de 4 octets pour que la zone pointeur suivante soit
toujours bien alignée.</div>
<div class="MsoNormal">
En conclusion, les structures du fichier defstruct64.inc
sont toutes à revoir de très prés avant toute utilisation sérieuse.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite le passage des paramètres à la fonction XCreateSimpleWindow
doit être revu. Nous pouvons passer les 8 premiers paramètres dans les
registres x0 à x7 et le dernier est à passer par la pile. Celle çi doit
toujours être alignée, c’est la raison de l’instruction str x8,[sp,-16]! Avant
l’appel et de l’instruction add sp,sp,16 après l’appel.</div>
<div class="MsoNormal">
Après modification du script de compil pour intégrer les
librairies X11, exécution de la compilation et correction des erreurs !!
lancement du programme.</div>
<div class="MsoNormal">
Et bing erreur : PuTTY X11 proxy: Unsupported
authorisation protocol</div>
<div class="MsoNormal">
Longues recherches sur internet pour trouver l’origine de
l’erreur, sans succès mais une piste apparait en explorant les logs : une
ligne indique que le port 22 est déjà utilisé par un autre service !! Et
en effet à la réflexion j’ai déjà une connexion entre Raspberry et Putty en 32
bits !! Donc il faut modifier le fichier /etc/ssh/sshd_config dans le
container 64 bits<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>pour mettre un autre
port par exemple 3222 au lieu de 22. Et cela fonctionne !</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Maintenant, nous allons passer à un programme plus complet.
En 32 bits, j’avais écrit au chapitre 62 un programme qui affichait des images
jpeg et donc suivant le même principe je décide d’écrire un afficheur 64 bits
des images png !! source du programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_005/afficheurPNG.s" target="_blank">afficheurPNG.s</a></div>
<div class="MsoNormal">
Pour cela il faut charger les packages X11 (X11-common,X11-apps
etc.) et le package libpng-dev qui permet d’avoir accès à la librairie libpng
dont on va se servir pour convertir les images PNG. En effet comme pour le
jpeg, il n’est pas question de réécrire toutes les fonctions nécessaires en
assembleur.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
La documentation de la libpng peut se trouver ici : </div>
<div class="MsoNormal">
<a href="https://github.com/glennrp/libpng/blob/libpng16/libpng-manual.txt">https://github.com/glennrp/libpng/blob/libpng16/libpng-manual.txt</a></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Dans un premier temps, je repars du programme d’affichage
jpeg 32 bits que je transforme en 64 bits à l’aide des consignes du chapitre
précédent. J’effectue aussi les modifications des appels des fonctions X11 et
je crée la même image des 3 cercles colorés utilisée pour jpeg au format png
avec myPaint.</div>
<div class="MsoNormal">
A l’aide de la documentation de la librairie, j’écris la
partie de chargement de l’image jpeg, ouverture du fichier, lecture des 8
premiers octets pour vérifier la signature du fichier ( la fonction à appeler est
différente de celle de la doc car il y a un paramètre supplémentaire qui est
masqué par la redéfinition de la fonction dans png.h). Ensuite création des
structures nécessaires, puis liaison entre ces structures et le FD du fichier à
lire, puis lecture des données.</div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite le décodage de l’image est un peu plus complexe car
il faut créer une table de pointeurs qui pointe chaque début de ligne de l’image
en mémoire. Un exemple m’indique que l’image png est inversée, donc les pointeurs
doivent être initialisés en ordre inverse (mais mes tests montrent que cela n’est
pas exact ou alors j’ai fait une erreur lors des affichages X11).</div>
<div class="MsoNormal">
Puis j’adapte le programme pour prendre l’image convertie en
mémoire et l’afficher dans une fenêtre X11.</div>
<div class="MsoNormal">
Après quelques tests et corrections des erreurs, je tombe
sur l’erreur classique dans la fonction de lecture png_read_image que je n’arrive
pas à résoudre. Quelques jours après, je me rappelle que le mélange des
fonctions d’ouverture de fichier en assembleur ne fait pas bon ménage avec les
fonctions de lecture du C utilisées par les librairies. Je récris donc les
ouvertures/ fermetures pour appeler les fonctions du C et le programme
fonctionne correctement.</div>
<div class="MsoNormal">
Enfin presque, car les couleurs de l’image sont inversées
dont j’ajoute une fonction d’inversion pour chaque pixel de l’image.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
En lisant la documentation, je découvre qu’il est possible
de convertir des images png à partir d’un buffer en mémoire.</div>
<div class="MsoNormal">
Dans le deuxième programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_005/afficheurPNG2.s" target="_blank">afficheurPNG2.s</a>, je remets l’ouverture
et la lecture du fichier par des appels system en assembleur et je passe l’adresse
du buffer à la fonction de décodage. Il faut la modifier pour prendre en compte
la lecture depuis le buffer en créant une sous fonction de recopie png_read_from_memPNG.
J’en profite pour modifier les zones réceptrices (pointeurs et pixels images) en
allouant leurs places nécessaires sur le tas.</div>
<div class="MsoNormal">
La lecture et le décodage se passe bien mais l’affichage de
l’image entraine une erreur X11. Si je remets la zone des pixels de l’image en
mémoire et pas sur le tas, l’affichage se passe bien !! L’allocation de la
table des pointeurs elle ne génère pas d’erreurs.</div>
<div class="MsoNormal">
Donc quelques jours après (la réflexion est lente !!)
il me vient que le mélange de l’allocation de place entre ma fonction allocPlace
et les fonctions de la libraire pour créer les structures doivent être
incompatibles surtout que dans l’enchainement je libère la place des structures
par png_destroy_read_struct avant d’afficher l’image X11.</div>
<div class="MsoNormal">
Donc je déporte l’allocation de place de la zone des pixels
de l’image dans la fonction de lecture du fichier car nous pouvons trouver au
début du buffer lu les dimensions en pixel de l’image puis je passe l’adresse
de la zone crée à la fonction de conversion par l’intermédiaire du registre x23 :
c’est pas terrible comme programmation !! c’est à améliorer mais pour les
tests, cela fonctionne bien : voir le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_005/afficheurPNG3.s" target="_blank">afficheurPNG3.s</a></div>
<div class="MsoNormal">
Que reste-il à faire ?<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>améliorer la programmation entre les différentes fonctions !!
regarder d’un peu plus prés certaines fonctions annexes de conversion d’images
png particulières (niveau de gris) et vérifier le bon fonctionnement de
plusieurs lectures successives d’images différentes. </div>
<div class="MsoNormal">
Il faudrait aussi vérifier la libération de la place du
buffer de lecture, des zones des pointeurs et des pixels dans le cas ou il
faudrait charger un grand nombre d’images. Çà me fait penser que j’avais écrit
un programme de jeu qui se passait dans un labyrinthe et où les murs et le
personnage étaient plus que succincts. Il faudrait que je le réécrive en
utilisant des textures et des images png : du boulot pour l’année 2020 !!!</div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-12965353740935953192019-12-12T12:38:00.000-08:002019-12-12T12:38:21.013-08:00Chapitre 75 : Assembleur ARM 64 bits : lecture écriture de fichiers<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
Avec la version Buster et le container 64 bits que j’utilise,
je n’ai pas pu faire fonctionner les accès au GPIO car il manque la description
des peripheriques /dev/mem et /dev/gpiomem. Ces périphériques sont necessaires
car Linux interdit les accès directs aux registres du gpio. En attendant qu’une
version de Buster corrige ces problèmes, je vous propose de voir les lectures/écritures
des fichiers en assembleur 64 bits.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_004/lectfic1.s" target="_blank">lectfic1.s</a> nous effectuons l’ouverture et
la lecture d’un fichier simple. Pour cela il nous faut rechercher le code de l’appel
système linux Open mais hélas qui n’existe pas en 64 bits. Il faut se rabattre
sur le code OPENAT valeur 56 mais qui necessite une adaptation par rapport à l’Open
32 bits. Il faut transmettre dans le registre x0, une constante AT_FDCWD pour
indiquer que le nom du fichier (avec son répertoire) s’effectuera à partir du
répertoire courant. Ceci implique que nous ne pouvons pas ouvrir des fichiers
avec un nom fixe partant de la racine comme /home/pi/toto.txt. Par contre, nous
ouvrirons un fichier de la forme ../../rep1/rep2/toto.txt. Il doit y avoir une
solution mais je n’ai pas encore trouvé.</div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite la lecture (code 63) et la fermeture (code 57) du
fichier ne posent aucun problème</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Le programme<a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_004/ecritfic2.s" target="_blank"> ecritfic2.s</a> monte l’écriture dans un fichier. La
seule petite difficulté provient de l’attribution des droits lors de l’ouverture
du fichier. En effet il faut préciser dans le paramètre mode le masque à
attribuer. La documentation sur les droits indique par exemple qu’il faut
mettre 644 pour autoriser le propriétaire à lire et à écrire sur le fichier
ainsi crée et les autres ne sont autorisés qu’en lecture. Sauf que ce code doit
être mis en octal sinon les résultats sont bizarroïdes et donc il doit être
écrit 0644 (avec un zéro devant !!) pour que l’assembleur as le comprenne.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_004/lececrtfic1.s" target="_blank">lectecrfic.s</a> reprend l’exemple donné au
chapitre 8 de ce blog et écrit en assembleur 32 bits. Ici je l’ai adapté pour
le 64 bits. Cette adaptation m’a permis de dresser une liste des opérations à
effectuer pour passer d’un programme ARM 32 bits à 64 bits :</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Changer le symbole des<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>commentaires :<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>@ -> //</div>
<div class="MsoNormal">
Modifier tous les registres r en x</div>
<div class="MsoNormal">
Remplacer tous les push et pop<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>par des stp, str ldp ldr.</div>
<div class="MsoNormal">
Remplacer le r7 par x8 pour les call system</div>
<div class="MsoNormal">
Remplacer swi par svc pour les call system</div>
<div class="MsoNormal">
Vérifier le passage des paramètres pour les call system (x0
à x7 puis les autres sur la pile).</div>
<div class="MsoNormal">
Remplacer les .int par des .quad pour les définitions
d’adresse</div>
<div class="MsoNormal">
Vérifier et modifier les descriptions de données dans la
.data et la .bss</div>
<div class="MsoNormal">
Changer le nom du fichier des constantes et celui des
macros.</div>
<div class="MsoNormal">
Changer les instructions conditionnelles : moveq<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>par exemple</div>
<div class="MsoNormal">
Modifier les instructions de type add x1,#1<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>en add x1,x1,1</div>
<div class="MsoNormal">
Modifier les déplacements:<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>lsl x1,#2<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>en lsl x1,x1,2</div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-6873585427045502322019-12-12T07:14:00.003-08:002019-12-12T07:14:31.582-08:00Chapitre 74 : Assembleur ARM 64 : tri d’octets avec les instructions SIMD<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
J’ai donc persisté pour écrire des routines avec les
instructions SIMD pour tenter de voir toutes les possibilités. En regardant sur
internet, j’ai vu qu’il y avait possibilité d’écrire un tri fusion en utilisant
des instructions de ce type.</div>
<div class="MsoNormal">
Alors allons y et commençons par écrire une routine qui trie
4 octets contenus dans un registre. Dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/rechtri4SIMD.s" target="_blank">rechtri4SIMD.s</a> la routine
tri4octets prend en entrée dans le registre x0, les 4 valeurs à trier.</div>
<div class="MsoNormal">
Le principe de ce tri est de partir de 2 octets triés puis
de les fusionner pour arriver à 4 octets triés. </div>
<div class="MsoNormal">
Appelons ces 4 octets a,b,c,d et nous allons les découper en
2 parties a,b et c,d que nous allons comparer. </div>
<div class="MsoNormal">
Pour cela nous mettons la valeur de x0 dans le registre
vecteur s0 que nous découpons par tranche de 2 octets avec les instructions mov
v1.h[0],v0.h[1] et mov v2.h[0],v0.h[0]. Nous nous retrouvons avec les valeurs
a,b dans le registre v1 et c,d dans le registre v2.</div>
<div class="MsoNormal">
La comparaison des 2 registres s’effectue par cmgt
v3.8b,v1.8b,v2.8b (gt pour greather : plus grand) et le registre v3
contiendra pour chaque octet comparé la valeur FF si plus grand et 00 si plus
petit.</div>
<div class="MsoNormal">
Suivant le résultat, il faut inverser les 2 valeurs des 2
registres pour avoir les valeurs les plus petites dans un registre et les plus
grandes dans l’autre. C’est le rôle des instructions :</div>
<div class="MsoNormal">
<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>mov v4.8b, v1.8b</div>
<div class="MsoNormal">
<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>mov v5.8b, v2.8b</div>
<div class="MsoNormal">
<span style="mso-spacerun: yes;"> </span><span style="mso-spacerun: yes;"> </span><span style="mso-spacerun: yes;"> </span>bit
v4.8b,v2.8b,v3.8b<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>// échange en
fonction du résultat</div>
<div class="MsoNormal">
<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>bit
v5.8b,v1.8b,v3.8b<span style="mso-spacerun: yes;"> </span></div>
<div class="MsoNormal">
qui échangent dans les registres v4 et v5 les valeurs de v1
et v2 en fonction du résultat contenus dans v3.</div>
<div class="MsoNormal">
Donc maintenant nous avons a<c et b<d, et nous allons
fusionner ces 2 petites listes triées en comparant a,c et b,d (pour la théorie
voir les livres ou article des algorithmes de tri-fusion parallèles). Nous
devons mettre les bons octets de v4 et V5 à la bonne place dans v1 et v2. Nous
recomposons d’abord la séquence complète a c b d dans le registre v0 avec
l’instruction zip et nous le redécoupons comme précédemment dans v1 et v2. Nous
effectuons à nouveau la comparaison et inversons les valeurs comme
précédemment.</div>
<div class="MsoNormal">
Il faut effectuer une dernière comparaison pour comparer b
et c et donc il nous faut mettre les valeurs a et b dans le registre v1 et d et
c dans le registre v2. Pour cela nous utilisons les instructions de déplacement
d’un octet<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>mov v2.b[0],v5.b[1] et mov
v2.b[1],v5.b[0].</div>
<div class="MsoNormal">
Après cette comparaison, nous remettons les 4 octets triés
dans le bon ordre dans le registre v0<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>puis dans le registre x0 pour le retour vers le programme appelant.</div>
<div class="MsoNormal">
Ce tri fonctionne donc avec 3 comparaison seulement mais il
faut quand même beaucoup d’instructions de déplacement.</div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme suivant <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/rechtri4SIMD1.s" target="_blank">rechtri4SIMD1.</a>s, nous allons voir
quelques points d’amélioration puis nous adapterons la routine pour trier 4
octets se trouvant dans la mémoire.</div>
<div class="MsoNormal">
Nous pouvons améliorer les inversions après comparaisons en
utilisant l’instruction bsl (bits select) mais je n’ai rien trouvé de mieux
pour la découpe.</div>
<div class="MsoNormal">
Pour la recomposition finale, j’utilise l’instruction tbl
qui à partir d’un vecteur guide permet de reconstituer les données en combinant
celles de 2 vecteurs. Attention, je me suis fait piéger et j’ai cherché un
moment la cause d’un dysfonctionnement. En effet l’accès aux octets du deuxième
registre se fait avec des index supérieurs à 15 et la valeur doit être en hexa
si la définition des données est en hexa. Ne pas mettre 16 et 17 par exemple
pour accéder aux 2 premiers octets du 2 ième registre mais 10 et 11 !!!
Attention il faut aussi que les 2 registres origines se suivent (v3 puis v4).</div>
<div class="MsoNormal">
La routine tri4OctetsMem attend en entrée dans x0 l’adresse
mémoire de 4 octets à trier et dans X1 l’adresse en mémoire de stockage du
résultat. La routine de tri est identique à celle précédente mais il a fallu
modifier l’ordre de recomposition finale pour avoir en mémoire l’ordre correct.
Le registre x0 retourne aussi les octets triés.</div>
<div class="MsoNormal">
Cette routine est-elle plus performante qu’un tri
classique ? Je n’ai pas fait de tests pour l’instant car son application
pratique est nulle !!!</div>
<div class="MsoNormal">
Maintenant, que nous vu les principes sur 4 octets, nous
allons voir le tri de 8 octets puis celui de 16 octets.</div>
<div class="MsoNormal">
Pour le tri de 8 octets, il faut effectuer 6 comparaisons
dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/rechtri8SIMD.s" target="_blank">rechtri8SIMD.s</a> : tout d’abord nous coupons les 8 valeurs en 2
vecteurs de 4 octets que nous comparons pour obtenir 4 listes de 2 valeurs
triées. Puis nous les fusionnons pour obtenir 2 listes de 4 valeurs triées et
que nous fusionnons pour obtenir 1 liste des 8 octets triés.<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>Pour les inversions, j’ai repris la première
méthode vue pour les 4 octets et pour les éclatements, j’ai laissé les
instructions de déplacement octet par octet. Il est donc possible de gagner
quelques instructions avec les méthodes vues dans le 2<sup>ième</sup> programme
de tri de 4 octets.</div>
<div class="MsoNormal">
Pour le tri de 16 octets, il faut effectuer 10 comparaisons
dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/rechtri16SIMD.s" target="_blank">rechtri16SIMD.s</a> . Nous reprenons la même logique que les
autres programmes en utilisant au maximum l’instruction tbl pour réorganiser
les données après chaque inversion.</div>
<div class="MsoNormal">
Comme exercice, je vous laisse le soin de trier des données
en mémoire en passant à la routine les adresses à lire et à écrire. Je vous
laisse aussi réfléchir à la façon de trier des listes de dizaines d’octets avec
cette routine !!!!</div>
<div class="MsoNormal">
Moi je m’arreterai là car ces routines ont peu d’intérêt
pratique. En effet on ne peut trier que des clés de 8 bits et il faut ajouter
des instructions pour mouvementer les articles associés aux clés car un tri ne
concerne pas que des clés !!!</div>
<span style="font-family: "Calibri","sans-serif"; font-size: 11.0pt; line-height: 115%; mso-ansi-language: FR; mso-ascii-theme-font: minor-latin; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-language: AR-SA; mso-bidi-theme-font: minor-bidi; mso-fareast-font-family: Calibri; mso-fareast-language: EN-US; mso-fareast-theme-font: minor-latin; mso-hansi-theme-font: minor-latin;">Pour aller au delà des clés de 8 bits, on peut
utiliser des instructions concernant 16 bits (v0 .4h) mais les
comparaisons vont s’effectuer sur 4 clés au lieu de 8 et donc un gain plus
limité.</span>Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-34487558968739960502019-11-18T05:51:00.001-08:002019-12-07T07:22:17.217-08:00Chapitre 73 : Assembleur ARM 64 : instructions SIMD<!--[if gte mso 9]><xml>
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<![endif]-->
<br />
<div class="MsoNormal">
En 32 bits, je ne suis jamais penché sur l’étude de ces
instructions. Je vais donc commencer à voir l’utilisation de ces instructions
qui permettent d’effectuer des opérations sur plusieurs données (octets, demi
mot, mot) avec une seule instruction.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/debutSIMD.s" target="_blank">debutSIMD.s</a>, je commence par tester les
instructions les plus simples : mettre une valeur immédiate dans tous les
octets du registre v2 (v pour vecteurs), copier l’octet 2 dans l’octet 1 du
registre v1 et copier ce registre dans x0 pour afficher son contenu. Ensuite
j’effectue une addition pour voir le résultat.</div>
<div class="MsoNormal">
Puis, je me suis demandé à quoi pouvait bien servir ces
instructions. Quelques recherches m’indiquent que celles-ci sont souvent
utilisées pour améliorer les traitements graphiques. Et je n’ai pas trouvé d’exemples
concluants sur internet.</div>
<div class="MsoNormal">
Puis il m’est venu l’idée d’essayer ces instructions pour
convertir le contenu d’un registre en une chaine de caractères représentant sa
valeur en hexa comme dans la routine prepRegistre16 que j’utilise pour afficher
les valeurs des registres. Et ça tombe bien puisqu’un registre 64 bits contient
8 octets qui peuvent être traités par ces instructions.</div>
<div class="MsoNormal">
Mais premier problème : un octet doit être affiché par 2
chiffres hexa par exemple FF et donc pour passer à 2 caractères ascii, il faut éclater
l’octet en 2 valeurs. Je n’ai pas trouvé d’instruction SIMD pour faire cela et
donc j’ai du extraire d’abord tous les demi octets pairs du registre et les
positionner tous les 2 octets dans un registre vecteur de 128 bits. Puis j’ai
extrait tous les demi octets impairs et je les ai positionnés tous les 2 octets
impairs du registre de 128 bits. Cette manip utilise donc beaucoup d’instructions
mais à ce jour je n’ai pas trouvé mieux.</div>
<div class="MsoNormal">
Bon maintenant il faut transformer tous ces octets en
caractères ascii. Il faut les tester par rapport à 9 et si la valeur est
supérieure ajouter 0x37 pour avoir les lettres A à F sinon ajouter 0x30 pour
avoir les chiffres.</div>
<div class="MsoNormal">
Vous remarquerez que pour manipuler les 16 octets du
registre 128 bits, on utilise le code v6.16b et pour manipuler 8 octets c’est v4.8b !!</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
La comparaison simultanée des 16 octets est bizarre au
premier abord car le résultat est aussi un registre de 16 octets dont chaque
octet contient soit des 0 si la comparaison choisie est fausse soit des 1 si
elle est vraie. Puis il faut utiliser une instruction bit pour additionner
les bonnes valeurs. Ensuite il ne reste plus qu’à stocker le résultat en mémoire
et de vérifier la valeur trouvée. Je ne vous cache pas que je n’ai pas écrit ce
programme en 5 minutes !! Il m’a fallu de nombreux tests pour y arriver
mais le résultat est ok.</div>
<div class="MsoNormal">
Au bilan il faut 37 instructions pour effectuer la
conversion alors que dans la procédure standard il faut effectuer 16 fois une
boucle de 10 instructions soit 160 plus quelques instructions de préparation. Mais
il faudrait connaitre le nombre de cycles exécutés pour voir s’il y a un gain. Je
vais adapter les routines de lecture de temps pour tester l’exécution des 2
procédures.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/convhexaSIMD.s" target="_blank">convhexaSIMD.s</a> je transforme les
instructions de conversion précédente en une routine autonome qui prendra dans
x0 la valeur à convertir et dans x1 l’adresse de la zone de réception. En vérifiant
les instructions, je m’aperçois que l’on peut remplacer les instructions de
stockage des 2 registres en mémoire par une seule instruction qui stocke
directement les 16 octets du registre de 128 bits. Mais cela nécessite une
petite adaptation des instructions qui mouvementent les demis octets car pour
un affichage correct il faut inverser les caractères et il n’a pas d’instruction
aarch64 d’inversion des octets du registre de 128 bits.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
J’ajoute au programme, les 2 sous routines pour prendre le
temps de début du test et le temps de fin du test et calculer sa durée. Pour
cela dans les routines startChrono et stopChrono j’utilise le call system linux
clock_gettime valeur 113 qui permet un calcul en nanosecondes !!!</div>
<div class="MsoNormal">
Pour tester la conversion, j’effectue 10000 fois la routine
des instructions SIMD et 10000 fois la routine écrite précédemment pour le
vidage des registres. Et pour varier la conversion, je passe le compteur de
tests dans le registre x0. </div>
<div class="MsoNormal">
Les résultats sont concluants, la nouvelle routine
met 2 fois moins de temps !!<br />
<br />
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<br />
<div class="MsoNormal">
Plusieurs jours après…. En lisant la documentation et en
testant les instructions SIMD, je trouve les instructions trn1, trn2, zip1 et
zip2 qui permettent des entrelacements d’octets. Je modifie donc la routine et
je la simplifie considérablement grâce aux instructions zip2 et zip2. Le temps
d’exécution du programme convhexaSIMD2.s est encore réduit.</div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/suiteInst.s" target="_blank">suiteInst.s</a>, je teste les autres
instructions SIMD disponibles. J’en profite aussi pour vérifier la récupération
des paramètres de la ligne de commande.</div>
<span style="font-family: "Calibri","sans-serif"; font-size: 11.0pt; line-height: 115%; mso-ansi-language: FR; mso-ascii-theme-font: minor-latin; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-language: AR-SA; mso-bidi-theme-font: minor-bidi; mso-fareast-font-family: Calibri; mso-fareast-language: EN-US; mso-fareast-theme-font: minor-latin; mso-hansi-theme-font: minor-latin;">Les autres utilisations s’avèrent assez décevantes compte
tenu de la complexité pour manipuler les octets de chaque registre.</span> <br /></div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com3tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-31495943001604785472019-11-16T07:26:00.001-08:002019-11-16T07:29:31.961-08:00Chapitre 72 : Assembleur ARM 64 : tests instructions, nombres aléatoires, saisie chaine et nombre<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
Dans ce petit programme,<a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/testRegSup.s" target="_blank"> testRegSup.s</a>, je vérifie les
instructions add avec le mot clé supplémentaire UXTW ou SXTW qui permettent
d’additionner des registres de tailles différentes avec en plus la possibilité
d’effectuer une multiplication du registre avant son addition.</div>
<div class="MsoNormal">
Je teste aussi le même mot clé pour les accès mémoire. Et
enfin je réecit en 64 bits la routine de génération de nombre aléatoires. Je ne
me souviens plus d’où j’ai tiré la première série de nombres servant au
calcul !! mais j’ai mis en commentaire une deuxième série tiré d’un livre
sur les algorithme en langage C de Robert Sedgewick.</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme suivant saisie.s: <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/saisie.s" target="_blank">https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_003/saisie.s</a>, je teste la saisie d’une
chaine de caractère en utilisant le call système Linux Read. Comme il faut un
buffer de réception de la chaine saisie et à la place d’une zone réservée dans
la .bss, je reprends la procédure d’allocation sur le tas avec le call system
Linux BRK. Cette procédure effectue 2 appels, le premier pour récupérer
l’adresse du tas et qui sera donc l’adresse de début de notre zone réceptrice
et l’autre qui alloue la place demandée. Vous remarquerez que la procédure
alloue une place de telle façon que la fin soit sur une frontière de 8 octets
suivante. En effet lorsque je mettrais cette sous-routine dans le fichier
routinesarm64, il faudra qu’elle fonctionne pour tous les appels futurs et en particulier
pour des utilisations du tas pour des tables de double mots alignées sur une
frontière de 8 octets.</div>
<div class="MsoNormal">
Le test de la saisie chaine étant ok, je teste la conversion
d’une chaine en un nombre positif ou négatif.</div>
<div class="MsoNormal">
Petite curiosité : quand j’ai écrit cette routine en 32
bits au début de ma découverte de l’assembleur arm, j’effectuais la conversion
de la saisie en nombre négatif en multipliant le résultat par – 1 .
ensuite j’ai découvert que l’on pouvait utiliser les 2 instructions mvn r1,r1<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>et add r1,#1 et maintenant en 64 bits la
seule instruction :<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>cneg x0,x0,eq</div>
<div class="MsoNormal">
Vous remarquerez qu’au fur et à mesure de ma découverte de
l’assembleur 64 bits, j’adapte les routines pour utiliser les nouvelles
instructions : par exemple pour tester un registre à zéro : l’instruction
cbz ou son contraire l’instruction cbnz. Pour gérer éventuelle erreur de
calcul, je positionne le carry avec les instructions cmp x0,0 et cmn x0,0. Vous
pouvez vérifier que quel que soit la valeur de x0, le carry est ou non
positionné dans tous les cas : astucieux non !!</div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1171527011730564376.post-18866824063069896322019-11-14T09:11:00.001-08:002019-11-14T09:11:20.614-08:00Chapitre 71 : Assembleur ARM 64 : accès mémoire<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNormal">
Dans les précédents programmes, nous avons déjà rencontrés
les instructions d’accès à la mémoire (par exemple avec les sauvegardes de
registres sur la pile, l’adresse de la pile n’étant qu’une adresse d’une zone
mémoire).</div>
<div class="MsoNormal">
Dans le programme <a href="https://github.com/vincentARM/ARMassembly64/blob/master/projet64_002/instLdrStr.s" target="_blank">instLdrStr</a>, nous commençons avec les
instructions de stockage d’un octet, demi mot mot et double mot. On remarque que
c’est la même instruction str qui sert pour un mot et un double mot mais c’est
le registre d’origine (x ou w) qui fait la différence. Puis nous lisons les mêmes
informations avec l’instruction ldr. J’ai teste aussi l’instruction ldur mais je
n’ai pas vu de différence avec ldr. C’est à approfondir.</div>
<div class="MsoNormal">
Pour les accès avec déplacement, j’ai eu une erreur de compilation
avec l’instruction str x0,[x1,x2,lsl 2] que j’ai eu du mal à résoudre. En fait
la valeur pour un double mot ne peut être que supérieure à 2 (mais pour un mot,
elle peut être égale à 2). Je teste aussi la possibilité d’avoir un déplacement
avec un indice contenu dans un registre 32 bits grâce au mot clé supplémentaire
UXTW (voir la documentation pour d’autres possibilités).</div>
<div class="MsoNormal">
Ensuite nous restons les lectures d’octet négatif avec
recopie du bit de signe. Il reste encore des instructions particulières à
tester.</div>
<div class="MsoNormal">
Nous terminons le programme par un exemple simple de
manipulation d’une table avec des enregistrements comportant plusieurs champs. Nous
décrivons les champs d’un enregistrement à l’aide d’une structure (.struct),
nous déclarons dans la section .bss la place nécessaire pour gérer 10
enregistrements.</div>
<div class="MsoNormal">
Dans le code nous écrivons une routine pour insérer un
nouvel enregistrement dans la table et une routine pour afficher un
enregistrement. L’adresse de chaque enregistrement est calculée grâce à l’instruction
madd qui permet d’ajouter à l’adresse de la table, la longueur d’un
enregistrement * numéro de l’enregistrement.</div>
<div class="MsoNormal">
Ici, pour chaque insertion, nous balayons toute la table
pour trouver un emplacement vide, mais nous aurions pu stocker l’enregistrement
directement dans le dernier poste vide puisque nous avons le registre x28 qui
contient le nombre d’enregistrements déjà stockés.</div>
<div class="MsoNormal">
Vous remarquerez que j’utilise les instructions ldrsb x0,
ldrsh x0 et ldrsw x0 à la place de ldrb w0,ldrh w0 et ldrw w0. Ces instructions
complètent le registre 64 bits en dupliquant le signe.</div>
Vincenthttp://www.blogger.com/profile/12189862506600078891noreply@blogger.com0