Задание: Разработать программу, заменяющую все строчные буквы в заданной ASCII-строке прописными, а прописные буквы — строчными.
• Приведено решение задачи на C.
Код находится в файле 4.c Далее в командную строку вводим данные команды для получения искомого ассемблерского файла, а также исполняемого файла.
$gcc -O0 -Wall -fno-asynchronous-unwind-tables 4.c -o 4
$gcc -O0 -Wall -fno-asynchronous-unwind-tables -S 4.c -o 4.s
$gcc 4.s -o
Лишние макросы были убраны за счёт использования аргументов командной строки.
gcc -masm=intel -fno-asynchronous-unwind-tables -fno-jump-tables -fno-stack-protector -fno-exceptions -S 4.c
Необходимые комментарии находятся в 4.s
| Файл | Тест | Результат | Соотвествие |
|---|---|---|---|
| 4.c | abcd | ABCD | True |
| 4.s | abcd | ABCD | True |
| 4.c | abaABA | ABAaba | True |
| 4.s | abaABA | ABAaba | True |
| 4.c | MdMa | mDmA | True |
| 4.s | MdMa | mDmA | True |
| 4.c | mmm123mmm | MMM123MMM | True |
| 4.s | mmm123mmm | MMM123MMM | True |
Представлено полное тестовое покрытие, дающее одинаковый результат на обоих программах. После тестирования программ можно сделать вывод, что работа программы является корректной и эквивалентной.
Для проверки ввести команды:
В дополнение к требованиям на предыдущую оценку
• В реализованной программе я использовал функции с передачей данных через параметры.
Измененная программа была сохранена в файле 5.c
Функциональность:
get_string() - функция принимает на вход указатели на len(переменная в которую будет записан результат подсчета длины строки) и test(переменная, которая показывает корректность ввода). Функция возвращает указатель на начало введенной строки.
change() - функция принимает на вход строку, над которой производятся изменения и длина строки.
Комментарии: В ассемблерскую программу при вызову функций были добавлены комментарии, которые описывают передачу фактических параметров и перенос возвращаемого результат, в случае когда функция ничего не возвращает был добавлен комментарий (void) В этой программе не использовались формальные параметры.
В дополнение к требованиям на предыдущую оценку Я сделал рефакторинг программы на ассемблере за счет максимального использования регистров процессора. Измененная программа сохранена в файле “6.s”. В основном были использованы регистры: r12, r13, r14, r15. В процессе рефакторинга соотвественно были изменены команды (например movl -> movq), а также были изменены регистры, которые контактировали с “новыми” регистрами (например: movl eax, -24(%rbp) -> movq rax, r12). При работе с char, символы сохраняются в стек и занимают 1 байт, в связи с этим необходимо вручную выравнить стек по ходу работы. Также были добавлены комментарии, которые поясняют использование регистров в соответсвии с переменными из исходной программы на С.
| Файл | Тест | Результат | Соотвествие |
|---|---|---|---|
| 5.c | asd 1 asd | ASD 1 ASD | True |
| 5.s | asd 1 asd | ASD 1 ASD | True |
| 6.s | asd 1 asd | ASD 1 ASD | True |
| 5.c | ilovebpi223 | ILOVEBPI223 | True |
| 5.s | ilovebpi223 | ILOVEBPI223 | True |
| 6.s | ilovebpi223 | ILOVEBPI223 | True |
| 5.c | aSa1aSa | AsA1AsA | True |
| 5.s | aSa1aSa | AsA1AsA | True |
| 6.s | aSa1aSa | AsA1AsA | True |
Представлено полное тестовое покрытие, дающее одинаковый результат на всех программах.
Для проверки ввести команды:
- 5.s программа полученная после компиляции: 222 lines (222 sloc) 4.09 KB
- 6(1).s программа полученная после рефакторинга: 241 lines (241 sloc) 3.97 KB
В дополнение к требованиям на предыдущую оценку
Реализация программы на ассемблере, полученной после рефакторинга, в виде двух единиц компиляции (6-1.s & 6-2.s). Я разделил код ассемблера на файл с функциями и файл с main. Далее скомпилировал полученные файлы и запустил файлы с исходными данными и файла для вывода результатов с использованием аргументов командной строки.
Для проверки ввести команды:
Далее я переделал файл Си, чтобы он брал и записывал данные из вводимых в командную строку файлов. (int argc, char * argv[]) измененная программа была сохранена под названием “7.c”
После чего эта программа была скопилирована в 7.s
Также была реализована проверка ввода (проверка int argc) и проверка открытия файла. Файлы с тестовым покрытием - (test1.txt, test2.txt)
Для проверки ввести команды:
В дополнение к требованиям на предыдущую оценку
В программу была добавлена функция генератора случайных наборов данных, расширяющих возможности тестирования, а также подключение генератора к программе с выбором в командной строке варианта ввода данных. (./a.out -r). Также было реализовано расширение анализа командной строки для выбора способа порождения исходных данных.
Также модификация программы на C и программы на ассемблере, полученной после рефакторинга, для проведения сравнения на производительность.
Для замедления работы до секунды, я постввил цикл на 10000 повторов в функции change, также поставил больший диапазон генерирования рандомных чисел и увеличил количество элементов в массиве.
После чего провел несколько вариантов тестовых прогонов.
Размер .s файла полученного после компиляции с помощью флагов -masm=intel -fno-asynchronous-unwind-tables -fno-jump-tables -fno-stack-protector -fno-exceptions -Os состовляет 326 строк, в то время когда с оптимизацией -Ofast 402 строки.
в следующем пункте проводится подробное сравнение всех программ.
- исходный код на си, скомпилированный с разными опциями, шаги рефакторинга ассемблероного кода пропущены т.к. писалась программа на ассемблере с нуля.
- сравнительные тесты показывающие скорость работы обоих программ.
- генератор случайных чисел с указанием границ
- ввод-вывод из файла
- измерение времени работы программы
- текст программы на языке ассемблера без использования си функций
- ассемблерный код содержит поясняющие комментарии
В папке "10" находятся все необходимые файлы на эту оценку. В "10" -> "lib" можно найти
- array.s (работа с массивами)
- io.s (input & output)
- str.s (работа со строками)
- time.s (Измерение времени выполнения функции change)
- rand.s (Рандомная генерация строки) В "10" -> "main.s" можно найти программа написанная "вручную"
Для компиляции и построения программы был написан Makefile, введи последовательно эти команды:
make compile
make build
Далее необходимо ввести ./main _, на месте _ введите необходимый ключ:
- ключ -с (ввод искомой строки из командой строки)
- ключ -f input.txt output.txt (ввод из входного файла и запись результата в выходной файл)
- ключ -r N (где N размер рандомной строки, генерируется рандомная строка размером N)
После проведения тестового покрытия пришел к ввыводу, что результаты тестов совпадают с программами, реализованой на оценку 8 и раньше.
Размер .s файла полученного после компиляции с помощью флагов -masm=intel -fno-asynchronous-unwind-tables -fno-jump-tables -fno-stack-protector -fno-exceptions -Os состовляет 326 строк, в то время когда с оптимизацией -Ofast 402 строки. В то же время размер программы написанной "вручную" состовляет 320 строк в main файле + 560 строк в вспомогательных файлах, которые лежат в папке lib. Но размер ассемблер файла состовляет 8,7K, а у программы на си 13K, даже учитывая флаг -Os.