docs: документирование ассемблерной части

- Добавил комментарии в time.asm

- Добавил секцию про ассемблер в README

01-asm-basics/README.md

@@ -100,6 +100,24 @@ void set_input_mode()
 }
 ```
 
+**Разберем некоторые строки подробнее**
+
+`isatty(STDIN_FILENO)` - в целом `isatty` просто проверяет, является ли дескриптор файла консолью в общем смысле этого слова. Вообще в линуксе `tty` означает teletype - консоли, которые могут использоваться для выполнения команд, восстановления системы и прочего. В некоторых дистрибутивах между ними можно даже переключаться, но так как я на wsl, мне эта роскошь не доступна
+
+`fprintf` - функция, позволяющая делать "форматированный вывод" в поток дескриптора. То есть это как `prinf`, только еще и дескрипторы принимает
+
+`EXIT_FAILURE` и `EXIT_SUCCESS` - обозначают 1 и 0 соответственно. Используются чтобы избежать неявной договоренности между пользователями линукс, что при возвращении нуля из функции - это успех, а другого - ошибка
+
+Очевидным образом если `tcsetattr` устанавливал параметры терминала, то `tcgetattr` должен их получать. В качестве второго параметра принимает указатель на структуру данных, где должен их сохранить. В нашем случае ей выступает упоминавшаяся выше глобальная переменная
+
+После получения параметров мы начинаем c ними играться в флагах. В данном случае я вырубаю `ICANON` тем самым говоря, что вводить `enter` при вводе команд не обязательно, а также рублю флаг `ECHO`, из-за чего набираемые с клавиатуры символы не отображаются
+
+`VMIN` говорит о том, что одного символа в буфере достаточно, чтобы считать, что пользователь ввел все, что хотел. Есть еще параметр `VTIME`, который говорит, что если буфер не меняется какое-то время, то пользователь закончил
+
+Остальное нам вроде бы знакомо =)
+
+<!---Тут следует следить за обновлениями кода в substitutions.py, а то неактуальный код - большая беда-->
+
 ## Исправление ассемблерных вставок
 
 Должен сказать, что я не большой поклонник "inline assembly". На мой субъективный взгляд намного лучше, читаемее и стабильнее добавлять ассемблер на этапе линковки. Это дает несколько приятных бонусов:
@@ -118,3 +136,11 @@ void set_input_mode()
 - Компилятору надо понимать, что будет происходить с переменными и регистрами во время ассемблерной вставки, поэтому и это тоже придется указать отдельно
 
 Собственно видно, что есть ньансы, которые и заставляют меня сделать выбор в пользу обычного ассемблера и линковки, но раз лаба хочет, чтобы использовался именно inline, то будем использовать inline
+
+UPD 12.09.24 22:00: в самый последний момент преподаватель решил в своей методички пингануть адрес в памяти, который в ms-dos отведен для хранени данных BIOS, а конкретнее ту часть, которая отведена под системные часы насколько я понимаю. В случае DOS это вполне себе реальная память, которая вполне себе реально существует более того, в досе процессор находится в режиме реальных адресов. Linux в свою очередь относится к приколам с обращением к произвольному участку памяти как к уязвимостям, поэтому не дает просто почитать или пописать в непромапаную память. Но это пол беды на самом-то деле, ведь вся память у любой программы виртуальная и уже на уровне операционной системы и процессора перегонятся в виртуальную, поэтому даже если я воспользуюсь `mmap` и промапаю соответствующий адрес в памяти, в нем будет просто лежать мусор и не более. Поэтому последнюю часть работы, где достается время из памяти BIOS я пропускаю за невозможностью ее выполнить на машине на базе Linux
+
+## Замеры времени ассемблерной команды
+
+Мне лабораторную работу зачли и без этой части, но если кто-то будет сдавать ему лабу так же как и я, такое возможно не проканает, поэтому для решения задачи замера приложен файлик time.asm (по крайней мере должен быть, если я не забыл). В нем в комментариях я постарался пояснить все этапы замера времени. Но для базового понимания придется сделать некоторые пояснения относительно организационных решений. В методичке преподаватели предпочли обратиться к чтению из промапаной области памяти BIOS, так называемой BIOS data area. Неплохой вариант, если есть прямой доступ к памяти устройства, поскольку BIOS хранит в памяти довольно много полезных данных. Однако из пользовательских программ простучать эту память не получается, потому что linux будет выдавать ошибку даже если такие программы запускать под рутом.
+
+Однако как же тогда получать время и делать другие манипуляции? Довольно просто на самом деле - системными вызовами. Системный вызов - это программное прерывание, которое просит операционную систему в режиме ядра выполнить какую-то работу: получить время, установить время, поменять разрешения на порты, сменить режимы терминала и очень многое другое вплоть до создания X-server'а. Найти системные вызовы можно прогуглив `linux syscalls table`. От себя порекомендую этот [сайт](https://syscalls.mebeim.net/?table=x86/64/x64/latest). Они вытаскивают системные вызовы из каждой версии ядра. Также возможный, пусть и требующий значительно больше знаний вариант - посмотреть стандартную библиотеку вашего компилятора C. Дело в том, что сам язык C довольно мал и весь его огромный функционал завязан на не таком уж и большом количестве зарезервированных слов и конструкций. В целом сопоставление между C и ассемблером, если компилировать без оптимизаций компилятора (`-O0`), выходит довольно однозначное. И эта же особенность заставляет постоянно переписывать те библиотеки в C, которые зависят от системы или архитектуры. **Не мудрено, что и системные вызовы тоже хранятся где-то в заголовках**. Однако я тут ничего не подскажу, так как так и не понял, где эти номера нормально записаны. Если вы знаете - пишите.

01-asm-basics/main.c

@@ -46,12 +46,21 @@ int main(void) {
 
   set_input_mode();
   while (isKeyPressed() == 0) {
-    asm { 
+//    asm { 
-     push ax    
+//     push ax    
-     in al,0x40
+//     in al,0x40
-    }
+//    }
-    unsigned char Tmm = _AL;
+
-    asm pop ax
+    unsigned char Tmm = 0;
+    asm (
+    "push rax\n\t"
+    "in al, 0x40"
+    "mov %0, al"
+    "pop rax"
+    :"=r"(Tmm)
+    :
+    :"rax"
+    );
     delay(500);
     printf("\n Порт40 = %d", Tmm);
   }
@@ -69,46 +78,58 @@ int main(void) {
   reset_input_mode();
   system("pause");
 
-  int Time;
+  // Данная секция закомментирована, поскльку линукс не дает обратиться к
-  set_input_mode();
+  // не промапанной и не аллоцированной памяти. Но даже если ее аллоцировать 
-  while (isKeyPressed() == 0) {
+  // mmem'ом, все равно эта память будет виртуальная, поэтому смысла делать
-    asm push ds
+  // это не имеет. Вариант просмотра содержимого условной ячейки памяти на nasm
-    asm push si
+  // приведен в файле time.asm. Объяснить тот код, который я вижу
-    asm mov ax, 40h
+  // на базовом уровне я в состоянии
-    asm mov ds, ax
-    asm mov si, 0x6C
-    asm mov ax, [ds : si]
-    asm mov Time, ax
-    asm pop si
-    asm pop ds
 
-    printf("\n %d", Time);
+//  int Time;
-    delay(300);
+//  set_input_mode();
-  }
+//  while (isKeyPressed() == 0) {
-  reset_input_mode();
+//     Здесь происходит операция получения времени суток при 
+//     помощи обращения к специально размеченой области памяти
+//     Однако можно ли такой фокус сделать в linux это еще надо узнать
+//    asm push ds
+//    asm push si
+//    asm mov ax, 40h
+//    asm mov ds, ax
+//    asm mov si, 0x6C
+//    asm mov ax, [ds : si]
+//    asm mov Time, ax
+//    asm pop si
+//    asm pop ds
+//    asm(
+//    "mov "
+//    );
+//
+//    printf("\n %d", Time);
+//    delay(300);
+//  }
+//  reset_input_mode();
+//
+//  beep(400, 200);
+//  for (lCnt = 0; lCnt < 1000000; lCnt++) {
+//  a1:
+//    asm { 
+//      mov ax,iA
+//      mov ax,iA
+//      mov ax,iA
+//      mov ax,iA
+//      mov ax,iA
+//      mov ax,iA
+//      mov ax,iA
+//      mov ax,iA
+//      mov ax,iA
+//    a2:
+//      mov ax,iA
+//      }
+//  }
+//  beep(400, 200);
 
-  beep(400, 200);
+  // здесь секция для выполнения замеров времени. Поскольку доступ к звуку
-  for (lCnt = 0; lCnt < 1000000; lCnt++) {
+  // Я иметь не могу, если не буду использовать pulseaudio, замерим старыми дедовскими методами
-  a1:
+  // При помощи clock_gettime
-    asm { 
-      mov ax,iA
-      mov ax,iA
-      mov ax,iA
-      mov ax,iA
-      mov ax,iA
-      mov ax,iA
-      mov ax,iA
-      mov ax,iA
-      mov ax,iA
-    a2:
-      mov ax,iA
-      }
-  }
-  beep(400, 200);
 }
 
-//void beep(unsigned iTone, unsigned iDlit) {
-//  sound(iTone);
-//  delay(iDlit);
-//  nosound();
-//}

01-asm-basics/substitutions.c

@@ -3,6 +3,7 @@
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <termios.h>
+#include <time.h>
 
 /* Use this variable to remember original terminal attributes. */
 
@@ -32,7 +33,8 @@ void set_input_mode()
   /* Set the funny terminal modes. */
   tcgetattr (STDIN_FILENO, &tattr);
   tattr.c_lflag &= ~(ICANON|ECHO); /* Clear ICANON and ECHO. */
-  tattr.c_cc[VMIN] = 1;
+  tattr.c_cc[VMIN] = 0;
+  tattr.c_cc[VTIME] = 0;
   tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSAFLUSH, &tattr);
 }
 
@@ -52,10 +54,10 @@ char isKeyPressed()
   return 0;
 }
 
-//int main()
+int main()
-//{
+{
-//  set_input_mode();
+  set_input_mode();
-//  while (isKeyPressed() == 0) {}
+  while (isKeyPressed() == 0) {printf("hell\n");}
-//  printf("ok");
+  printf("ok\n");
-//  reset_input_mode();
+  reset_input_mode();
-//}
+}

01-asm-basics/time.asm

@@ -0,0 +1,97 @@
+; Эта директива делает функцию видимой.
+; По умолчанию в ассемблере используется _start,
+; но поскольку для вывода на экран я пользуюсь
+; С'шной функцией prinf, для корректного подключения библиотек на этапе линковки
+global main
+
+; Объявляю, что буду ссылаться на метку printf, которой нет внутри кода программы
+; extern вообще обзначает, что метка объявлена где-то еще
+extern printf
+
+; тут объявлен макрос CLOCK_REALTIME, который на этапе ассемблирования заменится на число 0
+; Использован он тут, так как является clock_id, о котором будет сказано позже. И я не уверен
+; что на всех системах это число будет одинаково. Свое я посмотрел в файлах компилятора.
+%define CLOCK_REALTIME 0
+
+; так в ассемблере задаются структуры. Существуют они лишь на уровне препроцессора
+; да и применение их весьма специфично. Но подробнее лучше погуглите
+; struct timespec { time_t tv_sec; long tv_nsec; } - это шаблон из C
+struc timespec
+  .tv_sec: resq 1
+  .tv_nsec: resq 1
+endstruc
+
+section .note.GNU-stack ; чтобы не жаловался линкер
+
+; Секция с данными, ее особенность в том, что нужно указать лишь сколько нужно зарезервировать
+section .bss
+; вообще можно было бы использовать istruc и создать эти 2 структуры в .data, но я решил,
+; что не хочу тратить время на инициализацию того, что и так будет перезаписано
+; обе эти инструкции просто нужны чтобы застолбить по 16 памяти на каждый замер времени
+; потому что time_t и long имеют размер 8 байт, а поля 2
+start:
+  resq 2
+
+finish:
+  resq 2
+
+; Секция с данными, которые заранее заполняются чем-то
+section .data
+
+  fstring db "Operations took %ul seconds and %ul nanoseconds", 10, 0 ; строки стиля C должны оканчиваться нулем
+  flen equ $-fstring ; длина строки. $ - это текущий адрес. Подробнее не буду рассказывать - мне лень
+
+section .text
+
+main: ; лично в моей системе time_t представляет из себя long int
+  mov rax, 228 ; Системный вызов получения времени
+  mov rdi, CLOCK_REALTIME
+  mov rsi, start
+  syscall
+
+  ; здесь место для кода под замер времени
+  mov rcx, 20000 ; сколько раз нужно прогнать цикл
+
+  ; цикл
+  looper:
+  mov rax, start
+  loop looper ; про это чуть позже узнаете
+
+  ; замеряем время второй раз
+  mov rax, 228
+  mov rdi, CLOCK_REALTIME
+  mov rsi, finish
+  syscall
+
+  ; считаем время для секунда и миллисекунд
+  ; секунды
+  mov rsi, [finish + timespec.tv_sec]
+  sub rsi, [start + timespec.tv_sec]
+
+  ; наносекунды
+  mov rdx, [finish + timespec.tv_nsec]
+  sub rdx, [start + timespec.tv_nsec]
+
+  ; вызываем функцию printf. Согласно соглашению о вызовах fastcall
+  ; при вызове функций для передачи аргументов используются регистры по порядку следования аргументов
+  ; rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9, а остальные пушатся в ассемблер.
+  ; Свои заморочки там с числами с плавающей точкой, но об этом не сейчас
+  mov rdi, fstring
+  mov rax, 0
+  ; Вот тут все во имя выравнивания стека. Об этом я сейчас рассказывать не буду, только если попросят в readme чиркану
+  sub rsp, 8
+  ; собственно вызов функции. На самом деле это обычный jmp, который предварительно пушит в стек адрес возврата.
+  ; в будущем будьте аккуратнее с этими приколами, потому что при встрече ключевого слова ret ассемблер всегда.
+  ; подчеркиваю ВСЕГДА прочитает 8 байт со стека и передаст туда управление. И как бы что там будет - одному богу ведомо
+  ; Так что в ваших же интересах следить за тем, чтобы в стеке лежали правильные байты
+  call printf
+  ; поскольку выравнивание больше не нужно, возвращаем стек в исходное состояние
+  add rsp, 8
+
+exit:
+  ; Тут происходит системный вызов выхода из приложения. Если его не увидит 
+  ; linux, то он решит, что программа завершилась аварийно
+  mov rax, 60
+  mov rdi, 0 ; код ошибки. если вернется 0 - считается, что ошибок не произошло
+  syscall
+