Eindopdracht

Eindopdracht#

De eindopdracht voor deze module bestaat uit enkele onderdelen.

  1. Een waarheidstabel

  2. Een architectuur opdracht

  3. Een assembly programma

Deze drie onderdelen moeten in een Markdown bestand terecht komen. Hoe je dit doet zie je onderaan dit bestand in de alinea Markdown.

Je kunt in totaal 45 punten halen voor deze opdrachten. 5 punten krijg je kado. Je totale score wordt door 5 gedeeld en dit wordt je cijfer.

De waarheidstabel (10p)#

Waarheidstabel bij een schakeling (8p)#

Maak een waarheidstabel bij de volgende schakeling. Je mag het met de hand nagaan, je mag de schakeling ook nabouwen in Logic.ly en zelf een waarheidstabel vullen. De schakeling heeft 4 inputs (in1, in2, in3 en in4) en 4 outputs (out1, out2, out3 en out4). Je tabel heeft dus 16 rijen en 8 kolommen.

_images/Schakeling_eindopdracht.png

Fig. 1 De schakeling#

Functie van deze schakeling (2p)#

De schakeling heeft ook een functie in het binair rekenen. Welke functie is dit? Onderbouw je antwoord.

Architectuuropdracht (11p)#

In hoofdstuk Architectuur heb je gelezen over de Fetch-Decode-Execute cycle. Je weet dat een processor door verschillende fases gaat om een instructie uit te voeren. Je gaat voor deze opdracht de uitvoering van een gegeven instructie tot in detail beschrijven. Dit doe je aan de hand van die Fetch-Decode-Execute cycle.

Er zijn drie belangrijke actoren in deze opdracht. Dat zijn de Control Unit (CU), de Arithmetic & Logic Unit en de Registers. Hieronder staan de mogelijke acties die ze uit kunnen voeren.

De mogelijke acties van de Control Unit

  • Laad inhoud van geheugen op plek [X] in CU

  • Decodeer instructie (zie uitleg hieronder)

  • Zet vlag N, Z, C of V op waarde 0 of 1

  • Lees status vlag N, Z, C of V

De mogelijke acties van de ALU

  • Voer rekenkundige bewerking uit op (add, sub, mult, div, mod, inc, dec)

  • Voer logische bewerking uit (or, and, xor, not)

  • Voer andere bewerking uit (shift, rotate, compare)

De mogelijke acties van/op een register

  • Lees register Rx en stuur naar ALU of CU

  • Schrijf register Rx

  • Lees PC

  • Schrijf PC

  • Hoog PC 1 op

Een uitgewerkt voorbeeld van de instructie MOV R0, #42 is als volgt:

Fetch
Register: lees PC en stuur naar CU
Register: hoog PC 1 op
CU: laad inhoud van geheugen op plek [PC] in CU.

Decode
CU: Decodeer instructie
CU: Decodeer instructie
0010 1000 0010 1010

Opcode: 00 (Formaat A)
Func: 101 (Mov)
Rsd: 000 (R0)
Imm8: 0010 1010 (#42)

Execute/Store
Register: schrijf waarde #42 in register R0

Opdracht

Schrijf nu voor de volgende instructies een gedetailleerde beschrijving

  1. ADD R1, #42 (3 punten)

  2. CMP R2, R3 (4 punten) Je mag ervan uitgaan dat zowel R2 als R3 de waarde 0 bevatten.

  3. BNE #42 (4 punten)

Tip:

  • Voor het deel van het decoderen van de instructie, kun je gebruik maken van deze stof: Meer instructieformaten in machinetaal.

  • Je hoeft een instructie met mnemonics natuurlijk niet met de hand naar machinetaal te vertalen. Dit kun je uitstekend door de RISC simulator laten uitvoeren. Kies bij OPTIONS voor binary, dan krijg je de 16-bits instructie.

  • Kom je er echt niet uit? Voer de instructie in bij de simulator en ‘step’ deze. Door de balletjes te volgen, krijg je al een idee wat de volgorde van acties is. Je moet ze dan alleen nog in de juiste fase van Fetch, Decode, Execute plaatsen.

Assembly programma (24p)#

Schrijf een programma dat controleert of een ingevoerd getal een priemgetal is. Het programma kan met herhaalde delingen controleren of een getal deelbaar is door enig ander getal dan 1 en zichzelf. Deze herhalingen programmeer je uit in een lus.

Het programma schrijf je zo, dat het werkt in de RISC-simulator van Higginson. Deze simulator heb vaker gebruikt in deze module.

Hou met het volgende rekening:

  • 1 is geen priemgetal

  • Om te controleren of een getal \(n\) deelbaar is door getal \(i\), kijk je naar de rest na deling. Daar is een mooie assembly instructie voor.

  • In de meest simpele versie controleer je elk getal van 2 tot aan het getal van de invoer of het de invoer deelt.

  • Een iets geavanceerdere versie stopt wanneer je het kwadraat van het controle getal groter is dan de invoer.

Is de invoer een priemgetal? Dan zet je “J” op de output. Is het geen priemgetal, zet dan “N” op de output.

De pseudocode voor de geavanceerde versie ziet er als volgt uit:

let n = input_int()
let i = 2
    
while (i * i) <= n
{
  if (n mod i) == 0
  {
    print("N")
    halt 
  } 
  i = i + 1
}

print("J")

De code voor je assembly-programma zet je ook in je Markdown-bestand. Hoe? Zie Markdown.

Beoordeling#

Je assembly programma wordt beoordeeld op de volgende criteria. Je kunt een aantal punten behalen per criterium.

Criterium

Uitleg

Aantal punten

Functionaliteit en betrouwbaarheid in de simulator

Je programma moet werken zonder fouten in de simulator en precies doen wat er van je gevraagd wordt. Dat betekent dat het het juiste resultaat moet geven voor verschillende soorten invoer, zelfs als die invoer onverwacht is. Test je programma daarom goed, zodat je zeker weet dat het ook goed werkt bij bijzondere gevallen.

5

Nauwkeurige besturingslogica

Zorg ervoor dat de beslissingen in je code (zoals if-then-else en loops) goed zijn opgezet en logisch werken. Gebruik bijvoorbeeld de juiste instructies om je code te laten springen naar het juiste deel, zonder onnodige stappen. Je code moet vloeiend doorlopen zonder fouten, zoals onnodige sprongen of vastlopen.

5

Correct gebruik van basisbewerkingen

Gebruik de basishandelingen (zoals MOV, ADD of SUB) op de juiste manier. Dit betekent dat je weet hoe je deze instructies moet toepassen in je code om dingen goed te laten werken. Als de basisbewerkingen niet goed zijn gebruikt, werkt je programma waarschijnlijk niet zoals het hoort.

5

Efficiënt gebruik van geheugen en registers

Probeer zo slim mogelijk om te gaan met de opslagruimte in je code. Bewaar alleen dingen, die echt nodig zijn en gebruik registers om waarden tijdelijk op te slaan in plaats van steeds naar het geheugen te schrijven. Je programma wordt hierdoor sneller en je leert efficiént werken met geheugenruimte.

5

Duidelijkheid en leesbaarheid van de code

Schrijf je code zo dat anderen (en jijzelf later) makkelijk kunnen begrijpen wat je hebt gedaan. Zorg dat er uitleg in de vorm van commentaar bij de lastige delen staat, gebruik duidelijke namen voor variabelen en labels, en houd je stijl consistent. Dit helpt iedereen om je code snel te lezen en te begrijpen.

2

Geavanceerde versie

Werk de geavanceerde versie, zoals beschreven in de bovenstaande pseudo-code, uit

2

Duidelijkheid en leesbaarheid van je code#

  • Zorg dat je regelmatig uitleg toevoegt bij je code. Denk aan commentaarregels als korte notities die anderen (en jijzelf) helpen begrijpen wat er gebeurt. Voor elk blok code (zoals een herhaling of een keuze) voeg je tenminste één regel commentaar toe.

  • Gebruik beschrijvende namen voor je labels en variabelen, zodat iemand die je code leest meteen snapt wat een bepaalde waarde betekent. Bijvoorbeeld, kies voor een naam als totaalSom in plaats van temp1. Dit helpt om snel te zien waar alles voor dient.

  • Houd de stukken code die geen uitleg hebben, kort. Je code moet niet langer dan ongeveer 10 regels zijn zonder uitleg, zodat de lezer gemakkelijk kan volgen wat er gebeurt.

  • Zorg dat de uitleg bij je code zinvol is. De uitleg moet niet gewoon herhalen wat de code doet, maar uitleggen waarom dat nodig is. Bijvoorbeeld: in plaats van ADD R1, R2, R3 // telt R1 en R2 op kun je schrijven // Bereken de totale punten voor de speler.

Zorg ervoor dat je assembly-code kopieerbaar en plakbaar is voor de RISC-simulator. Test dit zelf even :) Je zal de eerste niet zijn, die ongeteste code inlevert en vervolgens hierdoor een laag eindresultaat voor een programmeermodule heeft.

Een generatieve AI als ChatGPT, Google Gemini of Claude AI is wel in staat om assembly code te genereren. Mijn ervaring tot nu toe, is dat tot nu toe geen enkele van die door AI gegenereerde assembly programma’s het goed doen en de eindstreep van deze module kunnen halen.

De deadlines voor deze module zijn:

  • Inleveren van de eindopdracht: donderdag 20 maart, 16:00

  • Aanvragen van uitstel: maandag 10 maart, 16:00

    • Uitgestelde deadline: dinsdag 8 april, 16:00

Markdown#

Maak je uitwerkingen in een tekst-editor zoals Notepad of Visual Studio Code. Niet in Word. Gbruik Markdown om structuur te geven aan je document. Er is een voorbeeld van hoe je uitwerking eruit moet zien. Je kunt dit bestand hier vinden. Open het in Visual Studio Code en je kunt er meteen mee aan de slag. Het kan zijn dat Visual Studio Code je allerlei vragen stelt over plug-ins voor Markdown. Advies: installeer deze. Voor meer info over het bewerken van Markdown in Visual Studio Code kun je hier vinden.

Waarheidstabel in Markdown#

Een waarheidstabel in Markdown kun je als volgt maken:

Zoals het uiteindelijk eruit ziet:

A

B

A and B

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

En zo ziet de Markdown broncode eruit:

| A | B | A and B |
|---|---|---------|
| 0 | 0 |    0    |
| 0 | 1 |    0    |
| 1 | 0 |    0    |
| 1 | 1 |    1    |

Assembly code in Markdown#

Om ervoor te zorgen dat je assembly code er zo mooi uitziet als deze

LDR R1, score
CMP R1, #100
BEQ if_score100    // if score equals 100
BRA skip_score100  // if not: skip conditional code

gebruik je de volgende code

```
LDR R1, score
CMP R1, #100
BEQ if_score100    // if score equals 100
BRA skip_score100  // if not: skip conditional code
```

Let op: wanneer je je toetsenbord instellingen in Windows op NL hebt staan, wil het typen van die backticks ` wel eens vervelend zijn. Dit kun je oplossen door je toetsenbord op INT of US te zetten.

Inhoud