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# System prepended metadata

title: TME-1 Architecture 2

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## Auteur 

Adan ZERRAD Wassim MUSSARD
28707180 - 28706762

# TME-1 Architecture 2  

## Réponses aux questions du TD et du TP


Qst 1: Il y a deux mémoires dans almo1 : RAM et ROM. Qu'est-ce qui les distinguent et que contiennent-elles ? 

> ROM signifie mémore morte, elle contient le code de demarrage.
 RAM signifie mémore vive et contient le code, les donnnées.

Qst 2 : Qu'est-ce l'espace d'adressage du MIPS ? Quelle taille fait-il ?
Quelles sont les instructions du MIPS permettant d'utiliser ces adresses ? Est-ce synonyme de mémoire ? : 

> L'espace d'adressage est l'ensemble des adresss produites par le MIPS. Sa taille est 2 ³² octets.Les instructions permettant d'acceder a ces adresses sont : lw,lh,lb,lhu,lbu,sw,sb,sh.Non par exemple sw n'es pas une case mémoire mais un registre.

Qst 3 : Qu'est-ce l'espace d'adressage de l'application ? 

> C'est l'espace mémoire accesible en mode User

Qst 4 : Dans quel composant matériel se trouve le code de démarrage et à quelle adresse est-il placé dans l'espace d'adressage et pourquoi à cette adresse ? 

> Dans le Boot, en 0xBFC00000 parceque c'est l'adresse d'entrée du MIPS au démarrage 

Qst 5 : Quel composant permet de faire des entrées-sorties dans almo1 ?
Citez d'autres composants qui pourraient être présents dans un autre SoC ? 

> C'est le TTY. Il y peut y avoir d'autre composants comme les ports Ethernet.

Qst 6 : Il y a 4 registres dans le contrôleur de TTY, à quelles adresses sont-ils placés dans l'espace d'adressage ?
Comme ce sont des registres, est-ce que le MIPS peut les utiliser comme opérandes pour ses instructions (comme add, or, etc.) ?
Dans quel registre faut-il écrire pour envoyer un caractère sur l'écran du terminal (implicitement à la position du curseur) ?
Que contiennent les registres TTY_STATUS et TTY_READ ?
Quelle est l'adresse de TTY_WRITE dans l'espace d'adressage ? 

> TTY_Write en 0xD0200000 
> TTY_Status en 0xD0200004
> TTY_Read en 0xD0200008
> TTY_Config en 0xD020000C
Non le MIPS ne peut pas les utiliser comme opérandes. IL faut ecrire dans le registre TTY_Write pour afficher un caractere à l'ecran.
TTY_STATUS contient un boolean indiquant si un caractere est en attente d'etre lu. TTY_READ contient le dernier caractere lu   

Qst 7 : Le contrôleur de TTY peut contrôler de 1 à 4 terminaux. Chaque terminal dispose d'un ensemble de 4 registres (on appelle ça une carte de registres, ou en anglais une register map). Ces ensembles de 4 registres sont placés à des adresses contiguës. S'il y a 2 terminaux (TTY0 et TTY1), à quelle adresse est le registre TTY_READ de TTY1 ? 

>L'adresse de TTY_READ de TTY1 est en 0xd0200018

Qst 8 : Que représentent les flèches bleues sur le schéma ? Pourquoi ne vont-elles que dans une seule direction ? 

> Cela represente les requetes. Il y a toujours une fleche en sens inverse donc on ne la dessine pas.

Qst 9 : Que fait le contrôleur DMA et donner des différences par rapport au contrôleur de TTY ? 

> DMA permet de copier la mémoire à partir du DMA_src.

### A2. Programmation assembleur 

Qst 1 : Réécrivez le code de la question précédente en utilisant la et li.

>la $8 __tty_regs_map
>li $9 'x'
>sb $9, 0($8)

Qst 2 : En assembleur pour sauter à une adresse de manière inconditionnelle, on utilise les instructions j label et jr $r. Ces instructions permettent-elles d'effectuer un saut à n'importe quelle adresse ? 

> Non on ne peut acceder au adresse accesible uniquement en mode Kernel.

Qst 3 : Ecrivez le code assembleur créant la section ".mytext" et suivi de l'addition des registres $5 et $6 dans $4

>.section mytext ,"ax" :
    addu $4 $6 $5    

Qst 4 : À quoi sert la directive .globl label ? 

> Cela sert à declarer un label accesible à partir d'un autre fichier.

Qst 5 : Écrivez une séquence de code qui affiche la chaîne de caractère "Hello" sur TTY0. Ce n'est pas une fonction et vous pouvez utiliser tous les registres que vous voulez. Vous supposez que __tty_regs_maps est déjà défini. 

> .data
    ch : .ASCIIZ 'Hello'
>.text 
    la  $8 ch 
    la  $9 __tty_regs_map 
    >
   > while : 
   > lbu $10 0($8)
   > bne $10 $0 end
   > sb $10 0($9)
   > ori $8 $8 1 
   > j while


   > end: 
   > or $2 $0 10
   > syscall

Qst 6 : A quelle adresse devra être initialisé le pointeur de pile pour le kernel.Pourquoi c'est indispensable de le définir avant d'appeler une fonction C et écrivez le code qui fait l'initialisation, en supposant que l'adresse du pointeur de pile vaut celle que représente le nom __kdata_end

>En 0x80020000 + 0x3E0000
> Car il permet de stocker l'adresse de retour de la fonction.
>
>la $29, __kdata_end

### A3. Programmation en C

Qst 1 : Quels sont les usages du mot clé static en C ? 

> Une variable/fonction static est accecible seuelement dans le fichier ou elle se trouve.

Qst 2  : Pourquoi déclarer des fonctions ou des variables extern ? 

>Pour acceder à la fonction ou variable partout.

Qst 3 : Comment déclarer un tableau de structures en variable globale ? La structure est nommée test_s, elle a deux champs int nommés a et b. Le tableau est nommé tab et a 2 cases. 

>  struct test_s {
    int a;
    int b;
}

struct test_s tab[2];

Qst 4 : Quelle est la différence entre #include "file.h" et #include <file.h> ? 

> #include "file.h" : c'est un fichier local 
> #include <file.h> : fait reference à une bibliotheque 

Qst 5 : Comment définir une macro-instruction C uniquement si elle n'est pas déjà définie ? Écrivez un exemple. 

> #ifndef MACRO
>#define MACRO
>#endif

Qst 6: Comment être certain de ne pas inclure plusieurs fois le même fichier .h ? 
 > On fait attention :)


Qst 7 : Supposons que la structure tty_s et le tableau de registres de TTY soient définis comme suit. Écrivez une fonction C int getchar(void) bloquante qui attend un caractère tapé au clavier sur le TTY0. Nous vous rappelons qu'il faut attendre que le registre TTY_STATUS soit différent de 0 avant de lire TTY_READ.

> int getchar(void){
    >
    >while( __tty_regs_map[0].status == 0 ){}
    >return  __tty_regs_map[0].read;
    }
Qst 8 : Savez-vous à quoi sert le mot clé volatile ?

> Cela signifie que l'adresse de  la  variable peut changer en mémoire. 

### A4. Compilation 

Qst 1 : En regardant dans le dessin de la représentation de l'espace d'adressage, complétez les lignes de déclaration des variables pour la région kdata_region. 

> __kdata_origin : 0x80020000
> __kdata_length : 0x003E0000

Qst 2 : Comment modifier cette partie (la zone [... question 2 ...]) pour ajouter les lignes correspondant à la déclaration de la région kdata_region ?

> kdata_region : ORIGIN = __kdata_origin  , LENGTH = __kdata_length 

Qst 3 : Complétez les lignes correspondant à la description du remplissage de la région ktext_region. Vous devez la remplir avec les sections .text issus de tous les fichiers. 

> .ktext : {
> *(.text)
> } >ketext_region

Qst 4 : Au début du fichier se trouve la déclaration des variables du Makefile, quelle est la différence entre =, ?= et += ? 

>  = : affecte 
>  ?= : affecte la variable si pas affecté. 
>  += : concatène les variables 

Qst 5 : Où est utilisé CFLAGS ? Que fait -DNTTYS=$(NTTY) et pourquoi est-ce utile ici ? 

> CFLAGS  se trouve dans le Makefile.
> -DNTTYS = $ (NTTY) est une MACRO
> Cela permet de modifier toutes les variables où on retrouve -DNTTYS=$(NTTY)

Qst 6 : Si on exécute make sans cible, que se passe-t-il ? 

> Ca exécute la première cible 

Qst 7 : à quoi servent @ et - au début de certaines commandes ? 

>  @ : permet d'utiliser les MACROS .
> - : 

### A5 . Les modes d'exécution du MIPS 

Qst 1  : Le MIPS propose deux modes d'exécution, rappelez quels sont ces deux modes et à quoi ils servent? (Nous l'avons dit dans le descriptif de la séance). 

> Mode User : accès à presque toute la mémoire 
> Mode Kernel : accès à tout , aucunes restrictions .

Qst 2 : Commencez par rappeler ce qu'est l'espace d'adressage du MIPS et dîtes ce que signifie « une adresse X est mappée en mémoire ».
Dîtes si une adresse X mappée en mémoire est toujours accessible (en lecture ou en écriture) quelque soit le mode d'exécution du MIPS. 

> C'est l'ensemble des adresses produites par le MIPS.  « une adresse X est mappée en mémoire » --> 'X' est copié en mémoire . Elle est accessible si 'X' en dans la bonne zone mémoire en fonction du mode . 

Qst3 : Le MIPS propose des registres à usage général (GPR General Purpose Register) pour les calculs ($0 à $31). Le MIPS propose un deuxième banc de registres à l'usage du système d'exploitation, ce sont les registres système (dit du coprocesseur 0).
Comment sont-ils numérotés? Chaque registre porte un nom correspondant à son usage, quels sont ceux que vous connaissez: donner leur nom, leur numéro et leur rôle? Peut-on faire des calculs avec des registres? Quelles sont les instructions qui permettent de les manipuler? 

> Les GPR vont de 0 à 31 
> C0_status :  indique l'etat des registres 
> C0_EPC : indique l'adresse de la cause 
> C0_cause : indique la cause de l'interruption 
> on utilise mfc0/mtc0 pour les manipuler 

Qst 4  : Le registre status est composé de plusieurs champs de bits qui ont chacun une fonction spécifique.
Décrivez le contenu du registre status et le rôle des bits de l'octet 0 (seulement les bits vus en cours). 

> C0_status :  indique l'etat des registres et le bit 0 de l'octet 0 indique si on autorise d'être intrrompu, 

Qst 5 : Le registre cause est contient la cause d'appel du kernel.Dites à quel endroit est stockée cette cause et donnez la signification des codes 0, 4 et 8 

> Dans le XCODE . 
> 0 : Interruption 
> 4 : ADEL
> 8 : syscall

Qst6 : Le registre C0_EPC est un registre 32 bits qui contient une adresse. Vous devriez l'avoir décrit dans la question 2.
Expliquez pourquoi ce doit être l'adresse de l'instruction qui provoque une exception qui doit être stockée dans C0_EPC? 

> Tout simplement car cela nous permet de corriger le problème à cette adresse .


Qst7 : Nous avons vu trois instructions utilisables seulement lorsque le MIPS est en mode kernel, lesquelles? Que font-elles?
Est-ce que l'instruction syscall peut-être utilisée en mode user? 

> ERET : permet de passer du mode Kernel au mode User
> mtc0 : permet d'affecter une valeur au registre 
> mft0 : permet de recupérer une valeur du registre

Qst 8 : Quelle est l'adresse d'entrée dans le noyau? 

> 0x80000180

Qst 9 : Que se passe-t-il quand le MIPS entre dans le noyau, après l'exécution de l'instruction syscall? 

> C0_EXL <- 1 
> C0_EPC <- PC ou PC+4
> C0_STATUS.XCODE <- 8 
> PC <- 0x80000180

Qst 10 : Quelle instruction utilise-t-on pour sortir du noyau et entrer dans l'application ? Dîtes précisément ce que fait cette instruction dans le MIPS

> L'instruction pour sortir du noyau est : ERET 
>C0_EXL <- 0 
>PC <- C0_EPC
 
