組合語言轉成C語言

這是在一個不知不覺下完成的一個工作。
做完了才發覺是完成這個動作。

發生的狀況是：
Bee在做不同平台間的移植作業。
來源是68K的系統，目的系統不便明說。
為了方便移植工作順利，先移到Windows平台做模擬驗證動作。
有些和系統及作業系統相關的組合語言，因為在Windows下有另一套函式取代，所以不轉移。
有的則是使用內嵌組合語言的，因為和處理器設定有關的，則是利用條件編譯的方式跳掉。
一路修改所有組合語言相關的程式。直到最後一個...
最後一個函式是atol()，這是標準C的函式庫，但原系統就不用標準C的函式庫，而是用一個手寫函式。
問題是它是100%的組合語言，本想改寫，後來就寫成另一個樣子。

原始函式為：
long atol (const char * Str)
{
    asm ("    move.l    `Str`,a0    ; Address of String");
    asm ("    move.l    d2,-(sp)    ; Save D2");
    asm ("    moveq    #0,d0        ; Initialize sum to 0 in D0");
    asm ("    moveq.l    #0,d1");
    asm ("    moveq    #0,d2        ; Assume positive number");
    asm ("    move.l    d0,a1");
    asm ("white:");
    asm ("    move.b    (a0)+,d1    ; Get one char into D1");
    asm ("    cmpi.l    #32,d1        ; Skip leading white spaces");
    asm ("    beq    white");
    asm ("    cmpi.l    #13,d1        ; White space include HT,LF,VT,FF,CR");
    asm ("    bgt.s    sign");
    asm ("    cmpi.l    #9,d1        ; Is it >= tab ?");
    asm ("    bge    white");
    asm ("sign:");
    asm ("    cmpi.l    #43,d1        ; Is there a (+) sign ?");
    asm ("    beq.s    nextc        ; Skip to the next char");
    asm ("    cmpi.l    #45,d1        ; Is it negative ?");
    asm ("    bne.s    digit        ;   No, start to check for digits");
    asm ("    moveq    #1,d2        ; Remember the number is negative");
    asm ("nextc:");
    asm ("    move.b    (a0)+,d1    ; Get next char");
    asm ("digit:            ; Find the first non-zero digit");
    asm ("    subi.l    #48,d1        ; Integer value of this digit");
    asm ("    beq    nextc        ; Skip leading zeros");
    asm ("    bcs.s    return        ; Value is 0, return");
    asm ("    cmpi.l    #9,d1        ; Test for valid digits");
    asm ("    bgt.s    return        ; Value is 0, return");
    asm ("loop:");
    asm ("    add.l    d1,d0        ; Add value of this digit to sum");
    asm ("    move.b    (a0)+,d1    ; Next char");
    asm ("    subi.l    #48,d1        ; Integer value of this digit");
    asm ("    bcs.s    done        ; No more digits");
    asm ("    cmpi.l    #9,d1        ; Test for valid digits");
    asm ("    bgt.s    done");
    asm ("        ; multiply value in D0 by 10 using shifts and add");
    asm ("    add.l    d0,d0        ; Sum * 2");
    asm ("    move.l    d0,a1        ; Save a copy in A1");
    asm ("    lsl.l    #2,d0        ; Sum * 8");
    asm ("    add.l    a1,d0        ; Sum * 10");
    asm ("    bra    loop");
    asm ("done:");
    asm ("    tst.b    d2        ; Is the number negative ?");
    asm ("    beq.s    return");
    asm ("    neg.l    d0");
    asm ("return:");
    asm ("    move.l    (sp)+,d2    ; Restore D2");
}

改寫為
long atol (const char * Str)
{
    register char *a0=(char *)Str;
    register long  d2=0;
    register int   d0=0;
    register int   d1=0;
    register int   a1=0;
White:
    d1 = *a0++;
    if( d1 == ' ') goto White;
    if( d1 > 13  ) goto Sign;
    if( d1 >= 9  ) goto White;
Sign:
    if( d1 == 43 ) goto Nextc;
    if( d1 != 45 ) goto Digit;
    d2 = 1;
Nextc:
    d1 = *a0++;
Digit:
    d1 -= 48;
    if( d1 == 0) goto Nextc;
    if( d1 < 0 ) goto Return;
    if( d1 > 9 ) goto Return;
Loop:
    d0 += d1;
    d1 = *a0++;
    d1 -= 48;
    if( d1 < 0 ) goto Done;
    if( d1 > 9 ) goto Done;
    d0 += d0;
    a1 = d0;
    d0 = d0 << 2;
    d0 += a1;
    goto Loop;
Done:       
    if( d2 == 0 ) goto Return;
    d0 = -d0;
Return:    
    return d0;
}

這是新改函式產生出來的組合語言檔
    XDEF    _atol
    ?type    260,x,'atol',0,1,14336,20,1,259,0
    ?f_x_d    'atol',12,260
_atol:
    ?v_a_d    'Str',4,259
    ?v_l_d    'a0',0,a0,261
    ?v_l_d    'd2',0,d1,20
    ?v_l_d    'd0',0,d3,16
    ?v_l_d    'd1',0,d2,16
    ?v_l_d    'a1',0,d4,16
    ?line    21,30
    lea.l    -12(sp),sp
    movem.l    d2/d3/d4,(sp)
    moveq    #0,d0
    ?line    74,33
    movea.l    16(sp),a0
    ?line    75,23
    moveq    #0,d1
    ?line    76,23
    moveq    #0,d3
    ?line    77,23
    moveq    #0,d2
    ?line    78,23
    moveq    #0,d4
    ?line    80,14
L1:
    move.b    (a0)+,d2
    extb.l    d2
    ?line    81,17
    moveq    #32,d0
    cmp.l    d2,d0
    beq.s    L1
    ?line    82,15
    moveq    #13,d0
    cmp.l    d2,d0
    blt.s    L4
    ?line    83,15
    moveq    #9,d0
    cmp.l    d2,d0
    ble.s    L1
    ?line    85,16
L4:
    moveq    #43,d0
    cmp.l    d2,d0
    beq.s    L7
    ?line    86,16
    moveq    #45,d0
    cmp.l    d2,d0
    bne.s    L9
    ?line    87,10
    moveq    #1,d1
    ?line    89,14
L7:
    move.b    (a0)+,d2
    extb.l    d2
    ?line    91,12
L9:
    moveq    #-48,d0
    add.l    d0,d2
    ?line    92,15
    beq.s    L7
    ?line    93,14
    tst.l    d2
    bmi.s    L12
    ?line    94,14
    moveq    #9,d0
    cmp.l    d2,d0
    blt.s    L12
    ?line    96,12
L14:
    add.l    d2,d3
    ?line    97,14
    move.b    (a0)+,d2
    extb.l    d2
    ?line    98,12
    moveq    #-48,d0
    add.l    d0,d2
    ?line    99,14
    bmi.s    L16
    ?line    100,14
    moveq    #9,d0
    cmp.l    d2,d0
    blt.s    L16
    ?line    101,12
    add.l    d3,d3
    ?line    102,11
    move.l    d3,d4
    ?line    103,16
    lsl.l    #2,d3
    ?line    104,12
    add.l    d4,d3
    ?line    105,13
    bra.s    L14
    ?line    107,15
L16:
    tst.l    d1
    beq.s    L12
    ?line    108,12
    neg.l    d3
    ?line    110,13
L12:
    move.l    d3,d0
    ?line    111,1
    movem.l    (sp),d2/d3/d4
    lea.l    12(sp),sp
    rts
;     code: 124 bytes   stack: 12 bytes
    ?end
    
經比對轉出的組合語言動作符合。然後也可以在Windows系統下順利編譯。
寫完後無聊，用Google找找看有沒有組合語言轉成C語言相關的事。
所得答案是：沒有這種方法。

可是Bee完成了這樣的事！
而且在寫的過程中發現轉換的方法。
大部分組合語言可以轉成單行的C語言。
Bee不去處理程式結構的轉換，所以只要把標記(Label)直接轉成C的標記。
無條件跳越直接可以翻成 goto Label;
比較有問題的是程式控制指令。
做法很簡單，就直接轉成 if() goto Label;
唯一要處理的是if括號內的東西。
括號內的，和上一個指令有關。
上個指令是比較指令，就直接移進括號內。
上個指令不是比較指令，就將有影響的暫存器放入括號內。
一路就做完了，也沒有問題。

沒想到就這樣完成了一個網路找不到答案的問題。
只是確保可以動作，但效率不好。
可以看看翻出來的組合語言，多出了許多動作。
好在只是在Windows上模擬，先可以過再說。還有一堆的問題還要解決啊！

OpenCV2.1+CUDA 64位元整合：結果失敗

  最近Bee換筆記電腦是具有GeForce GT 420M的顯示卡。
  現在都是安裝Windows 7 x64的版本。故Bee下載CUDA 64位元回來安裝。
  到這裡都沒有問題。只有CUDA 64部分設定要自己手工調整。
 
  之後有許多工具都很不習慣，花了不少時間去找。整個Windows和XP實在差太多了。
  另外有一些其他奇怪的地方有些程式找不到裝置，原來還有UAC的問題。
  好吧！看在64位元可以不受4GB限制，還是去適應好了 。

  弄了數週，才想到回來看看CUDA程式。
  結果，CUDA 64無法和Win32的OpenCV做Link。
  而OpenCV沒有64位元的Library。那只好自己編函式庫了。
 
  奇怪的是OpenCV2.1明明就有寫支援64位元，但一直編不出可以用的函式庫。
  查過在其他平台都是可以用的。但在VS2008及VS2010就有問題。
  沒錯！就是這個問題。但....沒有人解成功。
 
  Bee又安裝了好幾次，沒一次成。查了很久，發現是沒有載入該有的函式庫。
  為何！M$的C++老是玩這種，每次編出來的程式都很難搬。
 
  最後沒辦法，回去Win32。安裝CUDA 32然後Link OpenCV，就過了。
  再等OpenCV下一版再看看。
  不過64位元整合算是失敗了。看來時代還沒有到。

  還有很多應用軟體也都是在Win32模式下，沒有幾套是64位元。
  要換到64位元，看來還是不容易取得優勢。反而是環境大改，真是不習慣。

YARP介紹

YARP全名Yet Another Robot Platform為人型機器人發展平台。主要目標是降低人型機器人發展的困難度。
機器人現行軟體發展的問題是，在硬體變化快速的狀況下，若是軟體一直要隨硬體而修改，將使機器人軟體發展不易。
但硬體的改變是必定會遭遇到，所以必須使高層軟體可以重覆利用。另外和硬體相關的程式必須模組化，以便於新硬體加入。

其實也有許多機器人發展平台，但都是綁語言或是綁硬體。YARP則是使用C++語言為基礎，並採用Open Source的開放架構。
另外在跨平台部分，採用CMake來達成不同作業系統平台上的移轉，例如使用同一個程式碼可以編譯成Linux,Windows及OS X的執行檔。

YARP設計為一層Middleware，所以可以使用其他語言來觸發。可以用一般Shell上發動的語言例如：Java、Perl、Python及TCL等。Matlab則可以利用Java做為界面觸發。

Bee看了一下YARP是如何達成如此多的語言可以連接，其實很簡單，就是將裝置做成檔案夾的方式。這個是Unix常用的模式，所以可以容易去連接。
而為了將同類裝置使用相同高階程式，則必項將不同啟動程式設定在像.ini檔案中，內容以XML做為描述語言。

對Bee來說有幾個地方是有興趣的。最重要的是在應用上，可以做為分散式嵌入式系統的發展平台，可以讓不同的機器統合而完成一個工作。
而且也有幾個模組也是Bee感興趣的，其中包括有CUDA、OpenCV、MPI及馬達控制。
看來是值得去研究的架構。

最近CUDA程式上的進展

最新主要是改寫別人的CUDA程式。Open Source前幾版真是Bug百出，想找要好改的還要各方比較。

改寫除了解Bug外，也有一些問題要解決。

1.資源調度

  最常拿到的是CUDA硬體1.3版的程式，剛好Bee又想用筆電跑，就要改成硬體1.1版。

  這種狀況就要會做資源調度的程式改寫了。


2.改C++程式

  Bee是C的使用者，C++不熟。不過遇到的算是原本CPU程式轉成CUDA之後造成的問題。

  今天抓一個CUDA記憶體取用爆炸問題。追出來問題是長這樣：

  原先使用物件只有建構函式，改寫為CUDA時，要在建構函式中取用CUDA記憶體，將資料轉到CUDA去。

  後面也有其他函式使用CUDA上的資料運算。

  處理單張照片時沒事，放到Webcam執行時，就產生記憶體不足。Bee也感到奇怪，1G的記憶體不夠用。

  拿GPU-Z來看，真的用了1G。主要是每次處理照片，就會多出一些記憶體，是累積到爆的。

  看程式還看不出問題，後來才發現，原來是建構時取用的CUDA記憶體沒釋放。

  因為C++在物件使用完畢後，會自己釋放掉記憶體，所以很多人不寫解構函式。

  可是改寫CUDA時，一樣在建構時取用CUDA的記憶體，自動解構時只會釋放CPU側。

  而且相關的指標會釋放，在CUDA取用內的記憶體就變成沒人管的記憶體。

  Bee加入解構，其內釋放CUDA記憶體，就這樣解決了。

  CUDA還是用C的記憶體操作，不會自動回收。直接使用C++程式移植來的，這點還是要注意。

新寵物：蚯蚓

家中的寵物有二隻貓、二隻鳥以及一隻兔子。
最近Bee則買了蚯蚓來養。
一定會有人問，已有這麼多動物，為何要養蚯蚓？
因為Bee的如意算盤是：利用兔子糞養蚯蚓，產生有機土。若是蚯蚓過剩，則變成鳥的點心。
而貓糞則可能含有可傳染人的病源，所以不予利用。

結果進行了一個月，終於進行到投餵兔子糞的階段了。為何搞了一個月，就看以下報告了。
當初要養蚯蚓，也有想要將廚餘轉成堆肥。所以養殖箱和蚯蚓一到，馬上將家中廚餘全倒進養殖箱中裝滿。
這是錯的！後面災難就來了。
晚上蚯蚓大逃亡，結果白天就要揀蚯蚓。這才發現蚯蚓不喜臭味。
解決方法是加入新土，看看是不是增加活動空間可以解。
這招有點用，但箱子八分以上滿。不太能再放東西了。
接下來，另一個災難出現了，長了一堆蛆。
Bee不想養蠅蛆，因為它不會產生土壤。而且搶食能力大於蚯蚓，養料都被蛆吃掉了。
然後每天晚上帶著手電筒及筷子去夾蛆丟棄。

一個月後，找到了飼養箱製造商，買了新箱子，決定分箱養，順便除掉蛆。
滿箱的土，Bee弄了一下午沒弄完，最後變成三箱。
一箱是使用培養土做為基土，一箱是黏土加培養土，原始的箱子還有剩，就成了第三箱。

剛換土又是一次大逃亡，後來就穩定不逃了。
現在則是每天加料再蓋上新培養土，果然不再長蛆，但在分箱時仍有少量蛆。等長大點再除掉。
新箱中基土少多了，所以開始實驗投入不同種類及重量的食物。
果然開始照Bee的預期可以使用兔子糞了。

即時作業系統是如何演進的

在小型MCU上面用的工作排程(Task Schedule)Bee整理了一下。
發現從使用硬體中斷，到即時作業系統(RTOS)之間有演進的程序。

1.Round-Robin:不使用中斷，只使用輪詢方式，做為排程。
2.Foreground/Background:只使用中斷，利用硬體排程。
3.Round-Robin with Interrupt:使用中斷及輪詢混合式排程。
4.Coroutine:將輪詢方式的排程改為經由軟體呼叫方式切換。並加入排程工作鏈，管理工作加入及移除。
5.Real-Time Operating System:現代即時作業系統，函式一下子增加了許多。工作切換可以利用設定事件(Event)方式，設定排程的條件。


前三種及RTOS在uCOS的書中有介紹，但Bee認為奇怪的是為何工作排程一下子變的如此複雜。
在使用中斷管理及現代作業系統之間，一定存在軟體可以管理，但又沒有強制切換的管理系統。
不幸的是，中間型式就像物種進化中的失落環節一樣，幾乎找不到資料。
後來才從Forth語言及Lua語言上找到Coroutine，Bee才確定有Coroutine這型排程管理系統存在。


以下就功能特性做一個比較：
1.Round-Robin:
    特性：這是最簡單的排程系統，但時間控制不精準。
    Task Control : Pulling
    Time Function : Depend on assemble code or instruction delay
    Data Exchange : Global variable
    State Machine : Run on open loop，state control by data

2.Foreground/Background:
    特性：將需要精準時間控制的工作放入中斷。
    Task Control : Interrupt
    Time Function : In interrupt using counter control function call
    Data Exchange : User control with protected global variable
    State Machine : Run on open loop，state control by data

    要解決問題：變數保護問題，假設有一個函式如下。
int temp;
void swap( int *x, int *y)
{
    temp = *x;
    *x = *y;
    *y = temp;
}
    這個函式若由main()及中斷中都有使用到，則會發生變數衝突問題。這個問題則要由工程師自己注意。

3.Round-Robin with Interrupt:
    特性：加入多種工作時，要改成這個結構。
    Task Control : Interrupt/Pulling
    Time Function : Interrupt Function/Interrupt Flag to Round-Robin Function
    Data Exchange : User control with protected global variable/Global Variable
    State Machine : Run on open loop，state control by data

4.Coroutine:
    特性：加入工作管理，可以加入及移除工作項目
    Task Control : O.S. Function/Interrupt
    Time Function : Interrupt Function / O.S. Function
    Data Exchange : Global Variable
    State Machine : Program Structure Control

   

5.Real-Time Operating System:
    特性：現在作業系統功能
    Task Control : O.S. Function
    Time Function : O.S. Function
    Data Exchange : O.S. Function
    State Machine : Program Structure Control

過時的工程師

前些時候Bee遇到了一位自製CPU的工程師，今年則是遇到開CPU的工程師。
Bee是曾經想自製CPU，所以要聊CPU可能可以找的人也不多，所以會談到一些市場的問題。
對他們來說，Bee算是自製CPU的逃兵。可是Bee早在數年前就覺得這個領域是不能再待的。因為市場快要過時了。
只是不到十年，就已成真。未來可以遇到的CPU可能不多了。

二個人我都問過一樣的問題：為何不改走別條路。回答的原因很多，但有一個共同的是，已投入十年以上的技術，不能放棄。
不過技術本來就會過時，科技業本就是如此！即使學有專精，還是有過時的一天。
但舊技術是不會消失，只是看人如何去用，如何加入新元素，找到新市場。

不過可以肯定的是，硬體為主的時代已過，現在走的是軟體服務時代。
現代軟體工程師也和以前不同，以前的軟體工程師會熟讀原始碼才使用，甚至改寫。現代的則是找Open Source直接用。
有些軟體開發環境已經和以前不同了。網路發達是主因，但軟體環境也變了許多。
除錯工具的精進，也改變了寫程式的生態。
有許多的函式庫可以用，不用再去做非常深入的了解。

不同時代，環境不同，所以生存機制不同。藉由以往成功的經驗是不一定能在新的環境下成功。
而且使用不對，反而會走向失敗。
人生沒有幾個十年，要如何走才是要好好考量的。