docs: маленькое пояснение к README

Вроде там еще надо будет что-то сравнить по быстродействию, это добавлю в будущих коммитах

01-asm-basics/time.asm

@@ -0,0 +1,67 @@
+global main
+
+extern printf
+
+%define CLOCK_REALTIME 0
+
+; struct timespec { time_t tv_sec; long tv_nsec; }
+struc timespec
+  .tv_sec: resq 1
+  .tv_nsec: resq 1
+endstruc
+
+section .note.GNU-stack ; чтобы не жаловался линкер
+
+section .bss
+
+start: ; uses timespec model
+  times 2 resq 1
+
+finish:
+  times 2 resq 1
+
+section .data
+
+  fstring db "Operations took %ul seconds and %ul milliseconds", 10, 0
+  flen equ $-fstring
+
+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
+
+  ; insert your code here
+  mov rcx, 20000
+
+  looper:
+  mov rax, start
+  loop looper
+
+  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]
+
+  ; миллисекунды
+  mov rdx, [finish + timespec.tv_nsec]
+  sub rdx, [start + timespec.tv_nsec]
+
+  mov rdi, fstring
+  mov rax, 0
+  sub rsp, 8
+  call printf
+  add rsp, 8
+
+exit:
+  mov rax, 60
+  mov rdi, 0
+  syscall
+

03-asm-bios/Makefile

@@ -0,0 +1,13 @@
+ASM = nasm
+ASM_FLAGS = -felf64 -g
+LINK = ld
+
+%: %.o
+	$(LINK) -o $@ $^
+
+%.o: %.asm
+	$(ASM) $(ASM_FLAGS) $^ -o $@
+
+clean:
+	rm -f *.o
+	rm -f $(subst .asm, $(empty), $(wildcard *.asm))

04-addr-methods/Makefile

@@ -0,0 +1,24 @@
+ASM = nasm
+CXX = gcc
+CXX_FLAGS = -Og -static
+ASM_FLAGS = -felf64 -g
+LINK = ld
+
+task3: task3_c.o task3.o
+	$(CXX) -Og $^ -o $@ -g
+
+task3_c.o: task3.c
+	$(CXX) -Og -c $^ -o $@ -g
+
+task2: task2.o
+	$(CXX) $(CXX_FLAGS) $^ -o $@
+
+%: %.o
+	$(LINK) -o $@ $^
+
+%.o: %.asm
+	$(ASM) $(ASM_FLAGS) $^ -o $@
+
+clean:
+	rm -f *.o
+	rm -f $(subst .asm, $(empty), $(wildcard *.asm))

04-addr-methods/README.md

@@ -1,4 +1,4 @@
 # Лабораторная работа 4
 
-## Способы адресации и сегментная организация памяти
+На данный момент нормального README не будет, потому что у меня немного нет времени его офомить. Как только сдам лабу - напишу тут немного больше
 

04-addr-methods/task1.asm

@@ -0,0 +1,33 @@
+ global _start
+
+ section .data
+
+  %macro FILL_ASC 1
+  %assign NUM 0
+  %rep %1
+  db NUM
+  %assign NUM NUM + 1
+  %endrep
+  %endmacro
+
+  example: FILL_ASC 256
+
+ section .text
+
+ _start:
+  ; В качестве базы возьму inc
+  ; регистровая
+  inc ecx
+  mov rax, example
+  ; косвенно-регистровая
+  inc byte [rax]
+  ; "Индексно-базовая", хотя у меня почти все может быть базой
+  inc byte [rax + rbx]
+  ; "Индексно-базовая" со смещением
+  inc byte [rax + rbx + 122]
+
+  ; Ну в целом... все
+  mov rax, 60
+  mov rdi, 0
+  syscall
+  

04-addr-methods/task2.asm

@@ -0,0 +1,139 @@
+global main
+
+extern printf
+
+struc timespec ; структура, в которой линукс хранит время. Тут нужна для удобства в будущем
+  .tv_sec: resq 1
+  .tv_nsec: resq 1
+endstruc
+
+%include "timer.inc"
+
+section .note.GNU-stack
+
+section .data
+  example: times 128 db 127
+
+section .bss
+  ; uses timespec model 
+  start:      resq 2
+  finish:     resq 2
+  deltatime:  resq 2
+
+section .text
+
+%macro PUSH_M 1-*
+  %rep %0
+  push %1
+  %rotate 1
+  %endrep
+%endmacro
+
+%macro RPOP_M 1-*
+  %rotate -1
+  %rep %0
+  pop %1
+  %rotate -1
+  %endrep
+%endmacro
+
+%define CLOCK_REALTIME 0
+%macro TIME_1_000_000 0-1+ ; принимает команду, которую будет пытаться обмерить по времени
+  PUSH_M rax, rdi, rsi, rcx
+  mov rax, 228 ; Время начала
+  mov rdi, CLOCK_REALTIME
+  mov rsi, start
+  syscall
+  RPOP_M rax, rdi, rsi, rcx
+
+  mov rcx, 10000000000; выполняем миллион раз
+  %%loop:
+  %1
+  loop %%loop
+
+  PUSH_M rax, rdi, rsi, rcx
+  mov rax, 228 ; Время конца
+  mov rdi, CLOCK_REALTIME
+  mov rsi, finish
+  syscall
+  RPOP_M rax, rdi, rsi, rcx
+  
+  ; считаем секунды
+  push rax ; можно было бы оптимизировать, но мне лень макросы переписывать
+  mov rax, [finish + timespec.tv_sec]
+  sub rax, [start + timespec.tv_sec]
+  mov [deltatime + timespec.tv_sec], rax
+
+  ; считаем наносекунды
+  mov rax, [finish + timespec.tv_nsec]
+  sub rax, [start + timespec.tv_nsec]
+  jns %%save_result
+  dec qword [deltatime + timespec.tv_sec] ; занимаем миллиард наносекунд
+  add rax, 1000000000 ; прибавляем занятый разряд
+  %%save_result:
+  mov [deltatime + timespec.tv_nsec], rax
+  pop rax
+%endmacro
+
+%macro PRINT_DELTATIME 1
+  ;sub rsp, 8
+  mov rdi, str_template
+  mov rsi, %1
+  mov rdx, [deltatime + timespec.tv_sec]
+  mov rcx, [deltatime + timespec.tv_nsec]
+  call printf
+  ;add rsp, 8
+%endmacro
+
+main:
+  push rbp
+  mov rbp, rsp
+  sub rsp, 16
+  xor rax, rax ; поскольку приходим сюда из компилятора, лучше обнулить
+  TIME_1_000_000 
+  PRINT_DELTATIME nop_command
+
+  TIME_1_000_000 inc rax
+  PRINT_DELTATIME reg_command
+
+  mov rax, example
+  TIME_1_000_000 inc byte [rax]
+  PRINT_DELTATIME rel_reg
+
+  mov rax, example
+  xor rbx, rbx
+  TIME_1_000_000 inc byte [rax + rbx]
+  PRINT_DELTATIME ind_base
+
+  mov rax, example
+  xor rbx, rbx
+  TIME_1_000_000 inc byte [rax + rbx + 122]
+  PRINT_DELTATIME ind_base_disp
+
+  ; Под конец давайте посчитаем тактовую частоту на примере той же самой команды
+  rdtsc
+  mov [rbp - 4], edx
+  mov [rbp - 8], eax
+  mov rcx, 10000000000
+  mov rax, example
+  xor rbx, rbx
+  .loop:
+  inc byte [rax + rbx + 122]
+  loop .loop
+  rdtsc
+  sub eax, [rbp - 8]
+  sbb edx, [rbp - 4]
+  mov [rbp - 8], eax
+  mov [rbp - 4], edx
+  
+  mov [rbp - 16], rsp
+  and rsp, -16
+  mov rdi, tick_count
+  mov rsi, [rbp - 8]
+  call printf
+
+  mov rsp, rbp
+  pop rbp
+  xor rax, rax ; сообщаем gcc, что все закончилось успешно
+  ret
+

04-addr-methods/task3.asm

@@ -0,0 +1,96 @@
+global fill_arr1
+global fill_arr2
+
+section .note.GNU-stack
+
+section .text
+
+%macro PUSH_M 1-*
+  %rep %0
+  push %1
+  %rotate 1
+  %endrep
+%endmacro
+
+%macro RPOP_M 1-*
+  %rotate -1
+  %rep %0
+  pop %1
+  %rotate -1
+  %endrep
+%endmacro
+
+fill_arr1:
+  push rbp
+  mov rbp, rsp
+  PUSH_M rdi, rsi, rdx
+  ; Вычисляем сколько числе в строке
+  mov rax, [rbp - 16]
+  xor rdx, rdx
+  div qword [rbp - 24]
+  push rax ; сохраняем в локальные переменные. rbp - 32
+  ; Вычисляем сколько проходов цикла необходимо
+  mov rax, [rbp - 24]
+  xor rdx, rdx
+  mov rcx, 2
+  div rcx
+  push rax ; rbp-40
+
+  ; Надеюсь rdi не успел поменяться
+  ; заполняем память
+  push rbx
+  mov rbx, [rbp - 32]
+  mov rcx, [rbp - 40]
+  mov rax, 777 ; специально такое число, чтобы выделялось
+  .next_row:
+  push rcx
+  mov rcx, [rbp - 32]
+  rep stosd
+  lea rdi, [rdi + 4 * rbx] ; пропускаем строку
+  pop rcx
+  loop .next_row
+  pop rbx
+
+  add rsp, 16 ; чистим 2 доп переменные, образовавшиеся в процессе вычислений
+  RPOP_M rdi, rsi, rdx
+  pop rbp
+  ret
+
+fill_arr2:
+  push rbp
+  mov rbp, rsp
+  PUSH_M rdi, rsi, rdx
+  ; Вычисляем сколько числе в строке
+  mov rax, [rbp - 16]
+  xor rdx, rdx
+  div qword [rbp - 24]
+  push rax ; сохраняем в локальные переменные. rbp - 32
+  ; Вычисляем сколько проходов цикла необходимо
+  mov rax, [rbp - 24]
+  xor rdx, rdx
+  mov rcx, 2
+  div rcx
+  push rax ; rbp-40
+
+  ; Надеюсь rdi не успел поменяться
+  ; заполняем память
+  push rbx
+  mov rbx, [rbp - 32]
+  mov rcx, [rbp - 40]
+  mov rax, 777 ; специально такое число, чтобы выделялось
+  .next_row:
+  push rcx
+  mov rcx, [rbp - 32]
+  .fill:
+  mov [rdi], rax
+  lea rdi, [rdi + 4]
+  loop .fill
+  lea rdi, [rdi + 4 * rbx] ; пропускаем строку
+  pop rcx
+  loop .next_row
+  pop rbx
+
+  add rsp, 16 ; чистим 2 доп переменные, образовавшиеся в процессе вычислений
+  RPOP_M rdi, rsi, rdx
+  pop rbp
+  ret

04-addr-methods/task3.c

@@ -0,0 +1,43 @@
+#include <stdio.h>
+#include <time.h>
+
+extern void fill_arr1(int* arr, size_t size, size_t row_count);
+extern void fill_arr2(int* arr, size_t size, size_t row_count);
+
+double measure_fill_time(void(*function)(int*, size_t, size_t), int* arr, size_t size, size_t row_count)
+{
+  const size_t times = 10000000;
+  clock_t begin = clock();
+  for (size_t i = 0; i < times; i++)
+  {
+    function(arr, size, row_count);
+  }
+  clock_t end = clock();
+  return (double)(end - begin)/(CLOCKS_PER_SEC);
+}
+
+int main()
+{
+  const int arr_size = 256;
+  int array1[arr_size];
+
+  printf("String methods took %fs to loop 10,000,000 times\n", measure_fill_time(fill_arr1, array1, arr_size, 16));
+
+  for (size_t i = 0; i < arr_size; i++)
+  {
+    printf("%d ", array1[i]);
+  }
+  printf("\b \n");
+
+  int array2[arr_size];
+
+  printf("Lea methods took %fs on to loop 10,000,000 times\n", measure_fill_time(fill_arr2, array2, arr_size, 16));
+  for (size_t i = 0; i < arr_size; i++)
+  {
+    printf("%d ", array2[i]);
+  }
+  printf("\b \n");
+  
+  return 0;
+}
+

04-addr-methods/timer.inc

@@ -0,0 +1,13 @@
+
+section .data
+  str_template: db "Command %s took %lld seconds and %lld nanoseconds to execute 1 000 000 000 times", 10, 0
+  template_len equ $-str_template
+
+  nop_command:        db '`empty loop`', 0
+  reg_command:        db '`inc ebx`', 0
+  rel_reg:            db '`inc byte [rax]`', 0
+  ind_base:           db '`inc byte [rax + rbx]`', 0
+  ind_base_disp:      db '`inc byte [rax + rbx + 122]`', 0
+
+  tick_count:         db 'Last command also took %lli ticks to complete', 10, 0
+

08-debugging/Makefile

@@ -1,17 +0,0 @@
-
-all: test testee
-
-test: test.o
-	gcc $^ -o $@ -g
-
-test.o: test.c
-	gcc -c $^ -g
-
-testee: testee.o
-	ld $^ -o $@
-
-testee.o: testee.asm
-	nasm -felf64 $^ -o $@ -g
-
-clean:
-	rm *.o test *.gch testee

08-debugging/README.md

@@ -2,13 +2,3 @@
 
 ## Отладчик
 
-Всю основу написания отладчиков на Linux держит на своих плечах один единственный систенмый вызов - ptrace ("process trace"). Он позволяет выполнять все то, что мы привыкли делать в дебаггере - шаг с обходом, шаг с заходом, просмотр регистров, мучения оперативы и прочие радости отладки. Как тут помочь не знаю, потому что подробный гайд займет целую статью. Предложение простое - почитать великую статью по написанию (первые 2 части покроют весь материал этой лабы): https://blog.tartanllama.xyz/writing-a-linux-debugger-setup/
-
-В основном пробелмы будут сопряжены только с чтением того, что вообще может делать ptrace, а может он почти все, что нас инетерсует, тольк вот интерфейс у него мягко скажем не по solid. 
-
-Внутри своего кода я ввел специальный макрос `DONT_CARE`, который призван сигнализировать о том, что при определенном флаге некоторые поля будут игнорироваться.
-
-В остальном удачи и учтите, что программа останавливается как-то по своей логике, а не по логике обычного человека. Она остановится не в момент ptrace (PTRACE_TRACEME, ...), а в момент execv. Почему так? да фиг его знает если честно. Скорее всего просто в этот момент программа посылает сигнал о том, что образ потока был переписан. Других идей у меня нет.
-
-Собственно именно поэтому continue прожималось мной 2 раза, а не один, как хотелось бы верить по логике
-

08-debugging/test.c

@@ -1,67 +0,0 @@
-#include<stdio.h>
-#include<stdlib.h>
-#include<unistd.h>
-#include<sys/types.h>
-#include<sys/ptrace.h>
-#include<sys/user.h>
-#include<sys/wait.h>
-
-#define DONT_CARE 0
-
-int stats;
-struct user_regs_struct regs;
-
-void continue_execution(pid_t pid)
-{
-  ptrace(PTRACE_CONT, pid, DONT_CARE, DONT_CARE);
-  waitpid(pid, &stats, 0);
-  return;
-}
-
-void print_rax(pid_t pid)
-{
-  ptrace(PTRACE_GETREGS, pid, DONT_CARE, &regs);
-  printf("rax = %llu\n", regs.rax);
-  return;
-}
-
-void step(pid_t pid)
-{
-  ptrace(PTRACE_SINGLESTEP, pid, DONT_CARE, DONT_CARE);
-  waitpid(pid, &stats, 0);
-  return;
-}
-
-int main()
-{
-  printf("procces is run ");
-  pid_t pid;
-  pid = fork();
-  if (pid==0)
-  {
-    printf(" -- child\n");
-    ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0);
-    execl("./testee", "testee", NULL);
-    printf("____AFTER_TRACE_CHILD____\n");
-  }
-  else if(pid > 0)
-  {
-    char buff;
-    printf(" -- parrent\n");
-    continue_execution(pid); // to start app
-    continue_execution(pid);
-    if (stats & SIGTRAP)
-    {
-      printf("--BREAKPOINT--\n");
-      while (stats != 0)
-      {
-        read(0, &buff, 1);
-        print_rax(pid);
-        step(pid);
-      }
-    }
-
-  printf("____PROCESS_WAS_TERMINATED____\n");
-  }
-  return 0;
-}

08-debugging/testee.asm

@@ -1,26 +0,0 @@
-global _start
-
-section .data
-  msg: db "I'm alive", `\n`, 0
-  msg_len equ $-msg
-
-section .text
-_start:
-  xor rax, rax,
-  add rax, 1
-  ;int3
-  add rax, 12
-  ;int3
-  mov rax, 33
-  ;int3
-
-  mov rax, 1
-  mov rdi, 1
-  mov rsi, msg
-  mov rdx, msg_len
-  syscall
-  int3
-
-  mov rax, 60
-  mov rdi, 0
-  syscall