Catégorie : Progammation

Cours sur l’assembleur ARM

Le langage assembleur est souvent considéré par les informaticiens  comme un  langage difficile, la première raison c’est qu’il existe plusieurs langages assembleurs très différents les uns des autres, en réalité chaque à processeur possède son propre assembleur. En plus ce sont des langages de bas niveau, très proches du langage machine binaire,  ça exige du programmeur une compréhension technique du fonctionnement du processeur et de l’architecture de la machine. Mine de rien le langage assembleur est très  populaire dans le domaine des systèmes embarqués, là où il faut bien optimiser son code et le rendre le plus rapide possible. La conception des pilotes des systèmes d’exploitation exige aussi souvent l’utilisation de l’assembleur  en raison  des spécificités intrinsèques de chaque matériel.  Sans oublier de mentionner aussi l’existence des extensions et fonctionnalités uniques pour chaque processeur qui ne sont généralement exploitables qu’à travers l’assembleur, comme par exemple les extensions du processeur Intel Pentium, comme MMX, SSE, et AVX, ou celle des processeurs AMD, l’extension 3Dnow. L’utilisation de l’assembleur est aussi très favorable pour les microcontrôleurs, ces petits microprocesseurs qui sont le plus souvent inclus à l’intérieur des appareils électroniques.

L’assembleur du processeur ARM

Le cours sur la vidéo en haut concerne le processeur ARM, C’est un processeur très connu, d’ailleurs ils embarquent la quasi-totalité des téléphones portables actuels. La vidéo de la chaîne Youtube freeCodeCamp.org relate une bonne explication de la partie théorique complémentée par de la programmation dans la partie pratique.

Tutoriels dans différents langages de programmation

Les informaticiens en général doivent consommer une énorme quantité de tutoriels pour se sentir à l’aise face à l’énorme quantité de technologies informatiques qui existent de nos jours, et il n’y a pas plus bénéfique qu’un bon site-web bien structuré et plein de tutoriels sur différents langages et différentes technologies. Le site-web en question est www.w3schools.com, avec une liste, comme vous allez le voir en bas, énorme de langages de programmation. Chaque tutoriel est bien organisé en plusieurs parties, avec pour chaque langage son compilateur online dédié permettant de tester le code étudié directement sur le navigateur. Les tutoriels sont complémentés, pour certains langages, par une base substantielle d’exercices et de quiz, certains langages disposent aussi de fiches de références pour rassembler toutes les ressources du langage dans une seule fiche, il y a aussi des cours en vidéo, mais ces derniers sont pour la plupart payants.

Voici une liste non exhaustive des tutoriels les plus intéressants :

Cours avancé sur la programmation en C++

Encore du C++ dans ce blog, le temps n’est pas encore arrivé pour explorer d’autre langage de programmation. Je viens de tomber sur une vidéo de 30 heures qui est à mon avis assez exhaustive pour couvrir l’essentiel du langage C++, il ne faut pas oublier que le C++ est un langage relativement ancien, proche maintenant des quarante années d’existence. qui a évolué au fil du temps et il est devenu de plus en plus massif et très varié. Malgré que la vidéo est de bonne qualité, mais j’ai toujours une préférence pour les livres concernant des matières complexes comme le langage C++, un livre a toujours plus de ressources pour expliquer les choses en profondeur et en détail.

Cours en C++

Personnellement, je n’ai pas eu jusqu’à maintenant le temps de voir la vidéo, j’ai juste fait un parcours sur les éléments abordés dans la vidéo, mais malgré que j’ai dans le passé beaucoup travaillé avec le C++, le C++ moderne nommé dans la vidéo C++20 est relativement différent de l’ancien C++98 d’il y a vingt ans, beaucoup de mécanismes importants ont été rajoutées au langage. Une bonne mise à jour est sans doute indispensable pour des anciens programmeurs de C++ comme moi pour pouvoir savourer ce langage à nouveau.

Les listes chaînées

Un domaine bien connu en informatique c’est les structures de données, c’est une science dans laquelle les données à l’intérieur de la machine sont organisées d’une manière particulaire pour les rendre plus optimales pour certaines opérations ou certains algorithmes. Les listes chaînées comme structures de données sont très connues, ce sont le concurrent direct des fameux tableaux, un tableau est construit lorsque plusieurs données sont mises en contigus l’une à coté de l’autre dans la mémoire, alors que les listes chaînées c’est tout l’inverse, c’est des données dispersées dans la mémoire avec un moyen de les enchaîner l’une à l’autre. Pratiquement toutes les opérations faisables sur les tableaux sont aussi faisables sur les listes chaînées, le programmeur ou l’étudiant lorsqu’il est mené à choisir entre l’une des deux structures, normalement il doit choisir par rapport aux types d’opérations qui veut effectuer sur les données, si le programme fait beaucoup d’opérations d’ajout et de suppression qui vont modifier l’ensemble des données, là c’est les listes qui sont préférées, dans le cas contraire, lorsque l’ensemble est fixe dans sa taille et il y a beaucoup d’accès et de modification des données, là c’est les tableaux. La vidéo suivante est celle de la chaîne CS Dojo, les principaux concepts des listes sont expliqués et l’implémentation est faute en langage Java.

Introduction au listes chaînées

Le jeu d’instruction des processeurs x86

Les processeurs x86 représentent tous les processeurs des ordinateurs PC qu’on utilise normalement dans nos maisons, bureaux, travail…etc, ça inclut les processeurs des deux firmes Intel et AMD, ces processeurs sont différent des processeurs se trouvant dans nos smartphones et nos tablettes, qui eux utilisent des processeurs ARM. Les processeurs d’Intel et AMD utilisent un jeu d’instruction commun nommé x86, qui leur permet d’être compatible et permet aux logiciels de fonctionner sur des processeurs d’Intel comme sur des processeurs d’AMD malgré d’être des processeurs différents. Le jeu d’instruction (ou ISA : Instruction Set Architecture en Anglais) est par définition la liste de toutes les instructions ou commandes de bas-niveau qu’un processeur peut exécuter, de bas-niveau signifie en langage machine (en binaire) ou en assembleur, l’assembleur étant un langage symbolique au langage binaire, en d’autres termes, ça veut dire qu’au-lieu d’utiliser du pur binaire 0 et 1 pour programmer, l’assembleur utilise des symboles et des mnémoniques équivalents aux instructions en binaire. J’ai pu trouver la liste apparemment complète du jeu d’instruction x86 sans les extensions MMX, AVX, SSE, 3Dnow…etc, les extensions étant des instructions spécifiques pour un domaine donné, comme les applications multimédia, la 3D…etc. Le jeu d’instruction est sur le PDF en bas, ou directement accessible sur le lien de la source originelle.

x86-ISA

Mini projets en C et en C++

La réalisation des projets est très importante tout au long du curcus de l’étudiant, et ça lui permet de améliorer ses compétences en programmation. Dans cet article je vais essayer de répertorier un ensemble de projet en langage C et C++ que j’ai pu récupérer sur un site du nom de www.CodeWithC.com, le site liste plus d’une cinquantaine de projet en C et C++. La liste en bas retient que la liste des projets les plus faciles pour débuter.

La liste en bas est celle des projets les plus communs en C et en C++ :

Projets en C :

Projets en C++ :

Le père des livres du langage C

La perspective d’un étudiant pour le langage C, en tout cas c’était le cas pour moi lorsque j’étais étudiant, c’est que c’est un langage différent très puissant, dans le sens où il contient des mécanismes qui ouvrent la porte sur d’innombrables possibilités, comme par exemple la dualité pointeur/tableau, ou-bien la structuration de la boucle for, les unions, les pointeurs de fonctions, le nombre variable d’arguments dans les fonctions…etc. C’était des mécanismes certes parfois difficiles à apprendre mais le potentiel acquit met le langage à des années-lumières des autres langages qu’on étudiais à la même époque en algorithmique, comme le Pascal et le Basic. J’étais toujours intrigué par l’ingéniosité des développeurs de ce langage, et la réalité comme vous allez le voir sur la vidéo en bas, c’est que le langage historiquement a passé par différentes étapes, de réussite et d’échec dans les locaux de la compagnie de recherche Bell Labs, et avec le temps le langage petit à petit a mûri et devenu ce qu’on connaît maintenant comme le langage C.

The C Programming Language – le livre

La personne sur la vidéo s’appelle Brian Kernighan, c’est le coauteur du livre en question pour cet article, mais avant d’en parler du livre il vaut mieux revoir un peu l’historique du langage C. Alors ce langage était développé par Dennis Ritchie quand il était dans les laboratoires de Bell Labs dans le but de développer avec Ken Thompson le système d’exploitation UNIX, et le rendre portable sur plusieurs machines dont le PDP11, le langage C et le système d’exploitation UNIX auront une grande influence après respectivement sur les langages de programmation et les systèmes d’exploitation. Le langage C comme mentionné préalablement, n’a pas était inventé du néant, on peut tracer sommairement son évolution en commençant par le langage CPL, suivi par BCPL, ensuite du langage B, et finalement le langage C.

The-C-Programming-Language-First-Edition

Le livre en question est appelé The C Programming Language écrit conjointement avec Brian Kernighan, la personne interviewée sur la vidéo, et Dennis Ritchie le développeur du langage C, le livre est parfois nommé K&R d’après les initiales des noms des deux auteurs. Ce livre a été pour très longtemps un best-seller et jusqu’à maintenant ça reste un livre intéressent pour apprendre le langage C, la plupart des livres en C qui ont suivi se sont fortement inspirés de lui, moi personnellement j’ai appris le C sur deux livres en français qui sont quasiment identiques dans leurs structures à original K&R. La bonne nouvelle c’est que le livre par son âge (première édition en 1978) est tombé dans le domaine public et il est devenu accessible gratuitement sur internet, d’ailleurs je vous ai mis juste en haut la version PDF à lire sur le site, il y a aussi la version sur les archives d’internet.

Construire son propre compilateur C

Ça fait un bout de moment maintenant que je travaille sur la conception et construction des processeurs, que ça soit dans le domaine de la recherche ou dans le domaine académique, voici le dépôt GitHub pour tous les processeurs construits jusqu’à maintenant, la plupart sont des processeurs minimalistes éducatifs, sauf peut-être le 6502 qui lui est une implémentation d’un processeur réel, et le Megatron qui est l’implémentation d’une machine réelle. Dans la plupart des cas la programmation sur ces processeurs se fait en langage machine, ça veut dire en binaire, néanmoins quelques-uns ont le privilège d’avoir un assembleur dédié, la création d’un assembleur pour un processeur donnée est trivial et très simple, elle est réalisée à l’aide d’un outil qui simplifie énormément le travail de construction d’un assembleur personnalisé, le nom de l’outil est CustomAsm, il permet de créer un assembleur pour la majeure partie des processeurs actuels, il suffit pour le faire de remplir un fichier de spécification du langage machine et de mettre en correspondance les nouvelles instructions assembleurs à créer.

Mais jusqu’à maintenant je n’ai jamais eu l’opportunité de dépasser cette étape, et passer à l’étape suivante et créer un compilateur distinct pour un processeur donné, la raison est que je n’ai pas trouvé jusque-là une méthode directe et simple pour le faire, crée un compilateur personnalisé n’est pas une simple tâche, ça doit demander beaucoup d’énergie et beaucoup de connaissances théoriques qui ne sont pas si simples. Heureusement à force de chercher et un peu de chance je crois avoir trouvé une solution qui semble relativement gérable, c’est justement un projet fait par une personne avec les mêmes objectifs, créer un compilateur C personnalisé et simplifié pour une architecture matérielle donnée. Le projet semble de difficulté moyenne, disons une estimation entre 5000 et 10000 lignes de code, peut-être plus, c’est très bien documenté, et c’est surtout plus orienté pratique que théorique. Le langage C implémenté n’est pas le langage C complet, mais un sous-ensemble de ce dernier, ça reste quand même d’après l’auteur un compilateur robuste puisqu’il appartient à la catégorie des compilateurs capables de compiler eux-mêmes.

Collection d’exercices en C++

J’ai fait la découverte récemment sur un livre online sur rassemblant une collection d’exercices en C++ fait spécialement pour des étudiants universitaires, l’auteur du livre est un enseignant qui a réussi avec le temps à collecter une base d’exercice. Le site de l’enseignant et le lien source du livre peuvent être utile pour plus d’informations et de ressources. Pratiquement la collection dans le livre est subdivisée en chapitres, qui traitent différents aspects du langage, comme les bases de C++, les Classes, les Templates, les Bibliothèques, les Exceptions, la programmation concurrentielle…etc.

exercises_for_programming_in_cpp-2021-04-01

Algorithme de Dijkstra

L’algorithme de Dijkstra est un algorithme très connu dans le milieu académique informatique, à un certain niveau il n’existe pas un étudiant qui ne connaisse pas l’algorithme de Dijkstra ou n’avoir jamais entendu parler, la raison est que c’est un algorithme très utilisé en pratique, la manifestation de son utilisation la plus simple est sans doute la recherche du plus court chemin sur les navigateurs GPS des voitures ou sur Google map, il est surtout aussi bien connu dans son utilisation dans les protocoles de routage dans les réseaux informatiques, ça permet aux données de prendre le plus court chemin sur la toile d’internet.

Algorithme de Dijkstra

La vidéo de la chaîne YouTube Computerphile est une explication de la manière dans l’algorithme fonctionne, l’algorithme de Dijkstra est un algorithme qui permet de trouver le plus court chemin dans un graphe, d’une manière simple, mathématiquement un graphe peut représenter des villes avec le chemin entre ces villes, il peut représenter les routeurs sur un réseau avec leurs connexions…etc. Malgré que les étapes par lesquelles l’algorithme passe semblent informes et compliqués ils sont aux contraires cohérents, consistants et logiques, supposons on demande à une personne de trouver le plus court chemin entre deux villes sur une carte avec de multiples villes et multiples chemins, il va intuitivement suivre les mêmes étapes de l’algorithme, ainsi il va commencer par choisir le chemin le plus court vers les villes voisines, garder la trace de tous les chemins et avancer d’une ville à l’autre, revenir sur un supposé long chemin s’il s’avère qu’il peut mener vers une ville donnée par un autre cours chemins et ainsi de suite. La façon de revenir vers d’anciens chemins est bien connue en algorithmique, ça s’appelle le backtracking, et l’algorithme de Dijkstra d’en fait parti ces algorithmes.