Vorbereitung 16.11.2023

20231116/aufgabe-1.c

+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+
+int main (void)
+{
+  uint64_t x = 4262939000843297096;
+  char *s = &x;
+  printf ("%s\n", s);
+  return 0;
+}

20231116/aufgabe-3.c

+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+
+typedef struct
+{
+  uint32_t a;
+  uint64_t b;
+  uint8_t c;
+} three_numbers;
+
+int main (void)
+{
+  three_numbers xyz = { 1819042120, 2410670883059281007, 0 };
+  printf ("%s\n", &xyz);
+  return 0;
+}

20231116/hp-uebung-20231116.tex

+% hp-uebung-20231116.pdf - Exercises on Low-Level Programming / Applied Computer Sciences
+% Copyright (C) 2013, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020, 2021, 2022, 2023  Peter Gerwinski
+%
+% This document is free software: you can redistribute it and/or
+% modify it either under the terms of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 License, or under the terms of the
+% GNU General Public License as published by the Free Software
+% Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
+% any later version.
+%
+% This document is distributed in the hope that it will be useful,
+% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+% GNU General Public License for more details.
+%
+% You should have received a copy of the GNU General Public License
+% along with this document.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+%
+% You should have received a copy of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
+% document.  If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
+
+% README: Trickprogrammierung, Thermometer-Baustein an I²C-Bus, Speicherformate von Zahlen
+
+\documentclass[a4paper]{article}
+
+\usepackage{pgscript}
+\usepackage{gensymb}
+
+\newcommand{\ItwoC}{I\raisebox{0.5ex}{\footnotesize 2}C}
+\newcommand{\ITWOC}{I\raisebox{0.5ex}{\normalsize 2}C}
+
+\begin{document}
+
+  \thispagestyle{empty}
+
+  \section*{Hardwarenahe Programmierung\\
+            Übungsaufgaben -- 16.\ November 2023}
+
+  Diese Übung enthält Punkteangaben wie in einer Klausur.
+  Um zu "`bestehen"', müssen Sie innerhalb von 90 Minuten
+  unter Verwendung ausschließlich zugelassener Hilfsmittel
+  15 Punkte (von insgesamt \totalpoints) erreichen.
+
+  \exercise{Trickprogrammierung}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (Datei: \gitfile{hp}{2023ws/20231116}{aufgabe-1.c}):
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+    #include <stdint.h>
+
+    int main (void)
+    {
+      uint64_t x = 4262939000843297096;
+      char *s = &x;
+      printf ("%s\n", s);
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+  Das Programm wird compiliert und auf einem 64-Bit-Little-Endian-Computer ausgeführt:
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -Wall -O aufgabe-1.c -o aufgabe-1¿
+    aufgabe-1.c: In function `main':
+    aufgabe-1.c:7:13: warning: initialization from incompatible pointer type [...]
+    $ ¡./aufgabe-1¿
+    Hallo
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{itemize}
+    \item[(a)]
+      Erklären Sie die Warnung beim Compilieren. \points{2}
+    \item[(b)]
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms. \points{5}
+    \item[(c)]
+      Wie würde die Ausgabe des Programms auf einem 64-Bit-Big-Endian-Computer lauten? \points{3}
+  \end{itemize}
+  Hinweis: Modifizieren Sie das Programm
+  und lassen Sie sich Speicherinhalte ausgeben.
+
+  \exercise{Thermometer-Baustein an \ITWOC-Bus}
+
+  Eine Firma stellt einen elektronischen Thermometer-Baustein her,
+  den man über die serielle Schnittstelle (RS-232) an einen PC anschließen kann,
+  um die Temperatur auszulesen.
+  Nun wird eine Variante des Thermo"-meter-Bausteins entwickelt,
+  die die Temperatur zusätzlich über einen \ItwoC-Bus bereitstellt.
+
+  Um das neue Thermometer zu testen, wird es in ein Gefäß mit heißem Wasser gelegt,
+  das langsam auf Zimmertemperatur abkühlt.
+  Alle 10 Minuten liest ein Programm, das auf dem PC läuft,
+  die gemessene Temperatur über beide Schnittstellen aus
+  und erzeugt daraus die folgende Tabelle:
+
+  \begin{center}
+    \renewcommand{\arraystretch}{1.2}
+    \begin{tabular}{|c|c|c|}\hline
+      Zeit /\,min. & Temperatur per RS-232 /\,\degree C & Temperatur per \ItwoC\ /\,\degree C \\\hline\hline
+      \phantom{0}0 & 94 & 122 \\\hline
+      10 & 47 & 244 \\\hline
+      20 & 30 & 120 \\\hline
+      30 & 24 & \phantom{0}24 \\\hline
+      40 & 21 & 168 \\\hline
+    \end{tabular}
+  \end{center}
+
+  \begin{itemize}
+    \item[(a)]
+      Aus dem Vergleich der Meßdaten läßt sich
+      auf einen Fehler bei der \ItwoC-Übertragung schließen.\\
+      Um welchen Fehler handelt es sich,
+      und wie ergibt sich dies aus den Meßdaten?
+      \points{5}
+    \item[(b)]
+      Schreiben Sie eine C-Funktion \lstinline{uint8_t repair (uint8_t data)},
+      die eine über den \ItwoC-Bus empfangene fehlerhafte Temperatur \lstinline{data} korrigiert.
+      \points{5}
+  \end{itemize}
+
+  \exercise{Speicherformate von Zahlen}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\gitfile{hp}{2023ws/20231116}{aufgabe-3.c}):
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+    #include <stdint.h>
+
+    typedef struct
+    {
+      uint32_t a;
+      uint64_t b;
+      uint8_t c;
+    } three_numbers;
+
+    int main (void)
+    {
+      three_numbers xyz = { 1819042120, 2410670883059281007, 0 };
+      printf ("%s\n", &xyz);
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  Das Programm wird für einen 32-Bit-Rechner compiliert und ausgeführt.\\
+  (Die \lstinline[style=cmd]{gcc}-Option \lstinline[style=cmd]{-m32} sorgt dafür,
+  daß \lstinline[style=cmd]{gcc} Code für einen 32-Bit-Prozessor erzeugt.)
+
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -Wall -m32 aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+    aufgabe-2.c: In function "main":
+    aufgabe-2.c:14:13: warning: format "%s" expects argument of type "char *", but
+    argument 2 has type "three_numbers * {aka struct <anonymous> *}" [-Wformat=]
+       printf ("%s\n", &xyz);
+                 ^
+    $ ¡./aufgabe-2¿
+    Hallo, Welt!
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Erklären Sie die beim Compilieren auftretende Warnung.
+      \points{2}
+    \item
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms.
+      \points{4}
+    \item
+      Welche Endianness hat der verwendete Rechner?
+      Wie sähe die Ausgabe auf einem Rechner mit entgegengesetzter Endianness aus?
+      \points{2}
+    \item
+      Dasselbe Programm wird nun für einen 64-Bit-Rechner compiliert und ausgeführt.\\
+      (Die \lstinline[style=cmd]{gcc}-Option \lstinline[style=cmd]{-m64} sorgt dafür,
+      daß \lstinline[style=cmd]{gcc} Code für einen 64-Bit-Prozessor erzeugt.)
+      \begin{lstlisting}[style=terminal,gobble=8]
+        $ ¡gcc -Wall -m64 aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+        aufgabe-2.c: In function "main":
+        aufgabe-2.c:14:13: warning: format "%s" expects argument of type "char *",
+        but argument 2 has type "three_numbers * {aka struct <anonymous> *}"
+        [-Wformat=]
+           printf ("%s\n", &xyz);
+                     ^
+        $ ¡./aufgabe-2¿
+        Hall5V
+      \end{lstlisting}
+      (Es ist möglich, daß die konkrete Ausgabe auf Ihrem Rechner anders aussieht.)\par
+      Erklären Sie die geänderte Ausgabe des Programms.
+      \points{3}
+  \end{enumerate}
+
+  \begin{flushright}
+    \textit{Viel Erfolg!}
+  \end{flushright}
+
+  \makeatletter
+    \immediate\write\@mainaux{\string\gdef\string\totalpoints{\arabic{points}}}
+  \makeatother
+
+\end{document}

20231116/io-ports-and-interrupts.pdf

+../common/io-ports-and-interrupts.pdf
\ No newline at end of file

20231116/loesung-1-1.c

+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+#include <inttypes.h>
+
+int main (void)
+{
+  uint64_t x = 4262939000843297096;
+  char *s = &x;
+  printf ("%lx\n", x);
+  printf ("%" PRIx64 "\n", x);
+  printf ("%s\n", s);
+  return 0;
+}

20231116/loesung-1-2.c

+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+#include <inttypes.h>
+
+int main (void)
+{
+  uint64_t x = 4262939000843297096;
+  char *s = &x;
+  printf ("%lx\n", x);
+  printf ("%" PRIx64 "\n", x);
+  printf ("%c %c %c %c %c %c %c %c\n",
+          0x48, 0x61, 0x6c, 0x6c, 0x6f, 0x00, 0x29, 0x3b);
+  printf ("%s\n", s);
+  return 0;
+}

20231116/loesung-1-3.c

+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+#include <inttypes.h>
+
+int main (void)
+{
+  uint64_t x = 0x48616c6c6f00293b;
+  char *s = &x;
+  printf ("%s\n", s);
+  return 0;
+}

20231116/loesung-2.c

+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+
+uint8_t repair (uint8_t data)
+{
+  uint8_t result = 0;
+  uint8_t mask_data = 0x01;
+  uint8_t mask_result = 0x80;
+  while (mask_data)
+    {
+      if (data & mask_data)
+        result |= mask_result;
+      mask_data <<= 1;
+      mask_result >>= 1;
+    }
+  return result;
+}
+
+int main (void)
+{
+  int data[] = { 122, 244, 120, 24, 168, -1 };
+  int i = 0;
+  while (data[i] >= 0)
+    printf ("%d\n", repair (data[i++]));
+  return 0;
+}

20231116/logo-hochschule-bochum-cvh-text-v2.pdf

+../common/logo-hochschule-bochum-cvh-text-v2.pdf
\ No newline at end of file

20231116/logo-hochschule-bochum.pdf

+../common/logo-hochschule-bochum.pdf
\ No newline at end of file

20231116/pgscript.sty

+../common/pgscript.sty
\ No newline at end of file

20231116/pgslides.sty

+../common/pgslides.sty
\ No newline at end of file

README.md

@@ -23,6 +23,7 @@ Vortragsfolien und Beispiele:
  * [26.10.2023: Einführung in C: String-Operationen; Bibliotheken](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231026/hp-20231026.pdf) [**(Beispiele)**](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/tree/2023ws/20231026/)
  * [02.11.2023: Bibliotheken](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231102/hp-20231102.pdf) [**(Beispiele)**](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/tree/2023ws/20231102/)
  * [09.11.2023: Hardwarenahe Programmierung](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231109/hp-20231109.pdf) [**(Beispiele)**](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/tree/2023ws/20231109/)
+ * [16.11.2023: Byte-Reihenfolge, Darstellung negativer Zahlen, Darstellung von Gleitkommazahlen, Speicherausrichtung](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231116/hp-20231116.pdf) [**(Beispiele)**](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/tree/2023ws/20231116/)
  * [alle in 1 Datei](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/hp-slides-2023ws.pdf)
 
 Übungsaufgaben:
@@ -33,6 +34,7 @@ Vortragsfolien und Beispiele:
  * [26.10.2023: Arrays mit Zahlen, Datum-Bibliothek, fehlerhaftes Primzahl-Programm](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231026/hp-uebung-20231026.pdf)
  * [02.11.2023: Zahlensysteme, Ausgabe von Hexadezimalzahlen, Einfügen in Strings](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231102/hp-uebung-20231102.pdf)
  * [09.11.2023: Text-Grafik-Bibliothek, Mikrocontroller, LED-Blinkmuster](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231109/hp-uebung-20231109.pdf)
+ * [16.11.2023: Trickprogrammierung, Thermometer-Baustein an I²C-Bus, Speicherformate von Zahlen](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231116/hp-uebung-20231116.pdf)
 
 Musterlösungen:
 ---------------
@@ -41,6 +43,7 @@ Musterlösungen:
  * [26.10.2023: Arrays mit Zahlen, Datum-Bibliothek, fehlerhaftes Primzahl-Programm](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231026/hp-musterloesung-20231026.pdf)
  * [02.11.2023: Zahlensysteme, Ausgabe von Hexadezimalzahlen, Einfügen in Strings](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231102/hp-musterloesung-20231102.pdf)
  * [09.11.2023: Text-Grafik-Bibliothek, Mikrocontroller, LED-Blinkmuster](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231109/hp-musterloesung-20231109.pdf)
+ * [16.11.2023: Trickprogrammierung, Thermometer-Baustein an I²C-Bus, Speicherformate von Zahlen](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/2023ws/20231116/hp-musterloesung-20231116.pdf)
 
 Praktikumsunterlagen:
 ---------------------

hp-slides-2023ws.tex

@@ -23,4 +23,6 @@
   \includepdf[pages=-]{20231102/hp-20231102.pdf}
   \pdfbookmark[1]{09.11.2023: Hardwarenahe Programmierung}{20231109}
   \includepdf[pages=-]{20231109/hp-20231109.pdf}
+  \pdfbookmark[1]{16.11.2023: Byte-Reihenfolge, Darstellung negativer Zahlen, Darstellung von Gleitkommazahlen, Speicherausrichtung}{20231116}
+  \includepdf[pages=-]{20231116/hp-20231116.pdf}
 \end{document}