چطور یک توزیع لینوکس بسازیم؟

ساخت توزیع لینوکس از جمله کارهاییه که معمولا وقتی کسی وارد دنیای لینوکس میشه دوست داره تجربه‌ش کنه. چرا؟ چون فکر می‌کنه افراد قبلی که این کار رو کردند، آدمهای خفنی بودن (که تفکر غلطی هم نیست) و فکر می‌کنند اگر دست کم یک توزیع بسازن آدم خفنی میشن (که تفکر غلطیه).

حالا آیا واقعا آدم خفنی می‌شیم اگر یک توزیع بسازیم؟ خیر. اما به ما در جهت پیشرفت و خفن شدن کمک می‌کنه. می‌پرسید چطوری؟ در جریان ساخت توزیع لینوکس شما با زیر و بم این سیستم‌عامل آشنا می‌شید و می‌فهمید ابزارهای مختلف چطور کار می‌کنند. این روش، یکی از بهترین روشهای یادگیری لینوکس و حتی سیستم‌عامله.

فکر کنم پیش‌تر به قدر کافی در مورد این که چند راه برای ساخت توزیع داریم حرف زدم. در این پست منتها قصد اینه که یک دبیان یا اوبونتویی که از پیش روی سیستم خودمون (یا ماشین مجازی) نصب شده رو به یک  ISO زنده تبدیل کنیم.

نصب و پیکربندی دبیان یا اوبونتو

در قدم اول، شما نیاز دارید که دبیان یا اوبونتو رو روی سیستم خودتون یا ماشین مجازی نصب کنید. توصیه شخصی من اینه که در دیسک یا پارتیشن جدایی نصب کنید. چرا؟ چون ما محدودیت‌هایی در ISO داریم. عموم ISO هایی که از توزیع‌های مختلف لینوکس ساخته میشن، استانداردشون iso9660 عه که یک محدودیت ۴ گیگابایتی داره. پس باید حواسمون به این موضوع هم باشه.

بعد از نصب (نصب دبیان و اوبونتو خیلی ساده‌ست : نکست نکست نکست …)، نیازه که این بسته‌ها حتما نصب بشن:

~:$ sudo apt install git mtools xorriso squashfs-tools

این بسته‌ها شامل یک سری ابزار دم دستی برای مدیریت فایل‌سیستم و … هستند. حجم زیادی هم ندارند. البته، git که معرف حضور هست برای چی استفاده میشه و خب ما قراره باهاش یه سری چیزا رو از گیت‌هاب/گیت‌لب دریافت کنیم.

هم‌چنین، بعد از نصب بسته‌های بالا، مطمئن بشید که rsync هم در سیستم نصب شده. این بسته معمولا در توزیع‌های لینوکسی نصبه، اما اگر نبود هم خطری نداره. می‌تونید نصبش کنید.

شخصی‌سازی

خب در بحث شخصی سازی ما سناریوهای مختلفی داریم. در حال حاضر، قصد ورود به بخش‌هایی مثل تغییر لوگو و … ندارم. اما مثلا شخصی سازی میزکار کجاست؟!

شما اگر دستور زیر رو اجرا کنید:

~:$ ls -a ~

یک سری فایل و فولدر می‌بینید که با نقطه شروع شدند. این‌ها اسمشون «نقطه‌پرونده» یا «دات‌فایل»ـه. معمولا پیکربندی‌ها اینجان. این پیکربندی‌ها، تنظیمات پوسته، میزکار و … رو شامل می‌شن.

خب، حالا که در مورد این‌ها می‌دونیم با خیال راحت شخصی‌سازیمون رو انجام می‌دیم. بعدش با این دستور، پیکربندی‌هامون رو آماده انتقال به کاربران دیگر می‌کنیم :

~:$ sudo cp -r ~/.config /etc/skel
~:$ sudo cp -r ~/.local /etc/skel
~:$ sudo cp ~/.bashrc /etc/skel
~:$ sudo cp ~/.profile /etc/skel 
~:$

حواستون باشه که یک سری تنظیماتی مثل gnome-keyring در پوشه local هست که باید حذف کنید بعد انتقال.

حالا این skel چیه که انقدر مهمه؟ skel کوتاه‌شده skeleton عه. در واقع اسکلت کاربرا رو اینجا نگه می‌داریم. بعد از این که با useradd یا adduser یک کاربر جدید ایجاد کنیم، محتویات این پوشه رو برمیداره می‌بره میذاره در پوشه خانگی اون کاربر.

به عبارتی فرض کنید که یک سری الگو و نقشه از دکوراسیون خونه داریم، وقتی کسی از ما یه واحد می‌خره همون الگو رو می‌بریم در واحدش پیاده‌سازی می‌کنیم.

باقی شخصی‌سازی‌ها هم بیشتر به نصب نرم‌افزار و … مربوط میشن. گرچه در مورد لوگو و … توضیح زیادی ندادم اما یک تقلبی به شما می‌رسونم. اگر از دبیان استفاده می‌کنید، دنبال desktop-base بگردید و اونجا خرابکاری کنید 😁 البته راه‌های تغییر ظاهر سیستم‌های لینوکسی به اندازه راه‌های رسیدن به خداست، با کمی جست و جو و پرسشگری می‌تونید به نتیجه‌های بسیار خوبی برسید.

اسکریپت ساخت دیسک زنده

مدتها پیش در جریان ساخت کاپریس لینوکس (لینک) برای تهیه ایزوی نهایی، یک اسکریپتی نوشتم. این اسکریپت بعدها در ساخت سیستم‌عامل سانا (لینک) هم استفاده شد. در واقع، این اسکریپت تلاشی برای زنده کردن ابزارهایی مثل remastersys و relinux بود که در دوران قدیم (حوالی سال ۴۲) برای ساخت ایزوی زنده از یک سیستم لینوکسی استفاده می‌شد.

این اسکریپت رو به این شکل از گیتهاب دریافت می‌کنیم :

~:$ git clone https://github.com/Caprice-Linux/live_image custom_live

که به این شکل، پوشه‌ای به اسم custom_live برای شما ساخته میشه که حاوی اسکریپت و متعلقاتش (مثل تنظیمات گراب و syslinux) میشه. الان، ما آماده‌ایم که دیسک زنده بسازیم!

ساخت دیسک زنده

حالا، ما مقدمات ساخت دیسک رو داریم و وقتشه که دیسک رو بسازیم. ابتدا، این دستورات رو اجرا می‌کنیم :

~:$ cd custom_live
~/custom_live:$ mkdir chroot

با دستور اول وارد پوشه custom_live می‌شیم و با دستور دوم یک فولدر خالی به اسم chroot ایجاد می‌کنیم. حالا وقتشه که از rsync عزیزمون استفاده کنیم برای انتقال سیستم نصب شده به این فولدر:

~/custom_live:$ rsync -av --one-file-system \ 
--exclude=/home/* \ 
--exclude=/root/* \ 
--exclude=/tmp/* \ 
--exclude=/sys/* \ 
--exclude=/dev/* \ 
--exclude=/proc/* \ 
--exclude=/var/mail/* \ 
--exclude=/var/spool/* \ 
--exclude=/var/tmp/* \ 
--exclude=/media/* \ 
--exclude=/etc/mtab \ 
--exclude=/etc/fstab \ 
--exclude=/etc/hosts \ 
--exclude=${pwd}/chroot / chroot

خب حالا وقتشه که با یک دستور جدید به اسم chroot آشنا شیم. این دستور، کارش ارسال یک سیگنال از پردازنده‌ست که دایرکتوری ریشه رو به دایرکتوری مورد نظر ما تغییر بده. البته شرایط خاصی هم داره، مثلا این که سیستم‌عامل هر دو جا، یکی باشه. معماری یکی باشه و قص علی هذا.

با دستور chroot دایرکتوری root رو به chroot ای که ساختیم تغییر می‌دیم:

~/custom_live:$ sudo chroot chroot/

و حالا باید یک سری تغییراتی هم اینجا اعمال کنیم. این تغییرات شامل چیان؟ اول از همه دسترسی به اینترنت رو باید به قولی «یارو» کنیم. چطوری یارو کنیم؟ به این شکل :

# rm /etc/resolv.conf
# echo "nameserver 4.2.2.4" > /etc/resolv.conf

بعد از این، لازمه که اسم میزبان رو تغییر بدیم :

# echo "custom" > /etc/hostname

بعدش هم دسترسی ریشه رو یارو کنیم:

# passwd

حالا لازمه یه سری بسته نصب کنیم. البته در حقیقت، چون ما از سیستم نصب‌شده استفاده کردیم، نیازی نیست تعداد زیادی بسته نصب کنیم و فقط یکیش کافیه :

# apt update
# apt install live-boot

بسته live-boot ماژول‌های مورد نیاز کرنل برای بوت شدن به صورت زنده رو هم بهش اضافه می‌کنه. در واقع به کرنل میگه که «من ازت میخوام به صورت زنده هم بتونی بوت بشی».

بعد از اضافه کردن این بسته، نوبتی هم باشه نوبت اینه که کَش apt رو پاک کنیم و یک کاربر به سیستم اضافه کنیم. به این شکل:

# apt clean
# adduser live

بعد از این که کاربر رو اضافه کردیم، لازمه که لاگین اتوماتیک رو به lightdm و یا gdm (بسته به میزکار، توزیع مبدا و … ممکنه این قضیه فرق کنه) اضافه کنیم. از اونجا که این مطلب یه آموزش عمومیه، این قسمت رو بر عهده شما میذارم.

پس از این، لازمه دسترسی sudo هم به کاربر لایو بدیم :

# echo "live      ALL=(ALL)       NOPASSWD: ALL" > /etc/sudoers.d/live

تذکر مهم: این روش به شدت ناامنه و فقط برای دیسک زنده پاسخگوعه. اگر قراره دیسکتون قابل نصب باشه، حتما در تنظیمات نصاب لحاظ کنید که به صورت NOPASSWD کاربر رو نسازه. البته، نصاب‌های مطرح معمولا این موارد رو با سوال و جواب لحاظ می‌کنند.

خب، کافیه که الان با تایپ exit و فشردن کلید اینتر از محیط chroot خارج شیم. یه سری پیکربندی ریز مونده که باید انجام بدیم. این پیکربندی‌های ریز در دبیان و اوبونتو متفاوتن ولی تفاوت اونقدری بزرگ نیست. در ادامه با هم می‌بینیم که چه تفاوتیه.

خب، همونطور که می‌دونید سیستم‌عامل برای بوت شدنش نیازمند کرنله. کرنل سیستم‌عامل و یک ‌initial ram disk برای بوت شدن دیسک زنده نیازه. حالا اینا رو از کجا بیاریم؟ ساده‌ست. از chroot مون میاریم.

در دبیان

خب در دبیان این قضیه راحته. به این شکل فایلا رو کپی می‌کنیم :

~/custom_live:$ cp chroot/boot/vmlinuz-* isotmp/live/vmlinuz
~/custom_live:$ cp chroot/boot/initrd.img-* isotmp/live/initrd.img

در اوبونتو :

در اوبونتو، اون initrd.img کمی اذیت می‌کنه. در واقع بخش اول عین دبیانه ولی بخش دوم اینطوریه :

~/custom_live:$ sudo cp chroot/boot/initrd.img-* isotmp/live/initrd.img
~/custom_live:$ sudo chown $USER:$USER isotmp/live/initrd.img

خب حالا مرحله آخر رسیده. مرحله آخر جاییه که میذاریم ISOمون پخته بشه …

ساخت ISO نهایی

خب لحظه موعود رسید. وقتشه که این همه کاری که کردیم رو ببریم در قالب یک ایزو. برای این کار فقط کافیه که اسکریپت build_image.sh رو به این شکل اجرا کنید:

~/custom_live:$ ./build_image.sh CustomLive.iso isotmp CUSTOMLIVE chroot

و بعد چند دقیقه ایزوی شما آماده‌ست. ایزویی که ساختید رو میتونید حالا با استفاده از qemu یا ویرچوال‌باکس و … تست کنید.

جمع‌بندی

همونطوری که دیدید، این کار گرچه از شما یه متخصص خفن نمی‌سازه، به شما یک دید بسیار بسیار خوب از کلیت قضیه ساخت توزیع میده. شاید باورتون نشه ولی خیلی از توزیع‌های مطرح امروزی مثل مینت، المنتری و …؛ از همین جاها شروع کردند و این راه شروع خوبی برای یادگیری لینوکس و سیستم‌عامله.

امیدوارم مطلب، مطلب مفیدی بوده باشه. دوست دارم بدونم وقتی شما با استفاده از این مطلب توزیع خودتون رو می‌سازید، چه خلاقیت‌هایی به خرج می‌دید.

Share

به روز رسانی اوبونتو از نسخه های LTS به STS

توزیع اوبونتو، معمولا در دونسخه ارائه میشه. نسخه های «پشتیبانی طولانی مدت» یا همون LTS (مخفف Long Term Support ) که اگر اشتباه نکنم هر کدوم تا پنج سال، پشتیبانی دریافت میکنند. این پشتیبانی به معنای پشتیبانی از سمت کنونیکال (شرکت سازنده این توزیع)، دریافت آپدیت های امنیتی و همچنین به روز شدن مستندات توزیع است.

نسخه های STS که طبق روتین ارائه اوبونتو هر شش ماه یه بار میان، قبلا دو سال پشتیبانی می‌شدند ولی مثل این که الان این پشتیبانی کمتر شده و همون شش ماه (یا یک سال، دقیقا نمیدونم و یادم نیست) پشتیبانی رو دریافت میکنن. این نسخه ها به قول معروف «روی لبه تکنولوژی حرکت میکنند» و معمولا تکنولوژی های جدیدی رو در خودشون جای دادن.

هر کدوم از این نسخه ها، مزایای خودش رو داره. خیلی از افراد رو دیدم که با هر آپدیتی، سریعا سیستم عامل خودشون رو آپدیت میکنند و خیلی ها هم ترجیح میدند دو سال یک بار، نسخه های LTS رو آپدیت کنند و یا حتی کل پنج سالی که برای LTS ها پشتیبانی در نظر گرفته شده، روی اون بمونن. اما برگردیم به دسته اول!

فرض کنیم شما آخرین اوبونتوی LTS (در حال حاضر ۱۸.۰۴ ) رو نصب کردید و میخواهید به STS جدید (در حال حاضر ۱۹.۰۴) به‌روز رسانی کنید. برای این کار، نیاز به چند مرحله داریم. اول لازمه که update-manager رو نصب کنیم :

sudo apt install update-manager-core

و البته معمولا این بسته روی اوبونتو نصب شده. فقط در صورتی که نصب نباشه، این دستور نصبش میکنه. نصب هم باشه یا به شما میگه که آخرین نسخه رو نصب کردید یا به روز رسانی میکنه.

گام دوم، اینه که به آپدیت منیجر، بگیم که به جای lts در نسخه های normal برامون دنبال ریلیز جدید بگرده. فقط کافیه این فایل رو با یک ویرایشگر متن باز کنیم (البته ترجیحا ویرایشگرهای خط فرمان؛ چون دسترسی ریشه نیاز داریم) :

/etc/update-manager/release-upgrades

سپس در این فایل، شما احتمالا این خط رو می‌بینید :

Prompt=lts

با تغییر مقدار متغیر prompt به normal ، شما به آپدیت منیجر گفتید که در نسخه های STS به دنبال ریلیز جدید بگرده. بعد از این که عبارت lts رو با normal جایگزین کردید، کافیه فایل رو ذخیره کرده، ببندید و در ترمینال تایپ کنید :

do-release-upgrade

و جایی هم نیاز به پسورد داشته باشید، این دستور ازتون دریافتش خواهد کرد.

این راه حلی بود که خودم دقیقا استفاده کردم برای آپدیت به ۱۹.۰۴. نمیدونم قبلتر کسی در وب فارسی توضیحش داده یا نه، ولی خب امیدوارم که به کارتون بیاد 🙂

Share

چگونه در سطح سخت افزار، عدد تصادفی تولید کنیم؟

تولید عدد تصادفی، یکی از کارهاییه که در برنامه نویسی بسیار نیازش داریم. برای چه منظورهایی؟ برای مثال فرض کنید میخواهیم یک شبکه عصبی طراحی کنیم و وزن‌های ما باید تصادفی باشن. به همین خاطر، ما از عدد های تصادفی برای تولید وزن استفاده میکنیم. در سطح نرم افزار، تولید عدد تصادفی بسیار آسونه. مثلا در پایتون ما میتونیم به این شکل عدد تصادفی تولید کنیم (راهی غیر از numpy هم هست، ولی من اکثرا از این روش استفاده میکنم) :

from numpy import random 

random.seed(1) 

print(random.random((1, 1)))

ولی در سطح سخت‌افزار، کار کمی پیچیده تر میشه. در اینجا قصد دارم یک مدار ساده بسازم که دقیقا چنین کاری رو انجام میده. البته به این مدار گفته میشه Pseudo Random Number Generator چون نتایج، تصادفی تصادفی هم نیستند ولی برای کارهایی که به عدد تصادفی نیاز داره، خوبن.

خب، طراحی مدار ما به شکل زیره :

ما اومدیم چهار فلیپ فلاپ D رو به هم متصل کردیم. سپس، دو بیت کم ارزش در اتصال این زنجیره را با یک XNOR با هم مقایسه کردیم و یک پالس ساعت هم به مدار وارد کردیم.

وقتی که دو بیت کم ارزش صفر باشن، خروجی XNOR ما یک میشه. یعنی Q در فلیپ فلاپ پر ارزش (سمت چپ ترین)، برابر با یک خواهد شد. در پالس بعدی این اتفاق برای فلیپ فلاپ بعدی میفته، این اتفاق تا جایی میفته که نتیجه مقایسه، صفر میشه و فلیپ فلاپ پر ارزش مقدارش تغییر میکنه، به این شکل، دقیقا ترتیب اعدادی که در این Ring Counter داریم به هم میریزه و اعداد «شبه‌تصادفی» تولید میشن.

این هم از شبیه‌سازی این مدار :

همونطور که در ویدئو مشخصه، داره به صورت رندم عددهای چهاربیتی تولید میکنه.

امیدوارم که این مطلب مفید واقع شده باشه. همچنین اگر با ویدئوی شبیه‌سازی مشکلی دارید و یا لود نمیشه، میتونید از این لینک دانلودش کنید.

Share

پیشنهادهای شما برای پیاده سازی یک ایده سخت افزاری

با سلام. خیلی وقت بود وبلاگ نویسی نکرده بودم و حالا پس از مدتها اومدم که بنویسم! شاید بگید الان که فرجه امتحانات هست و بهتره برم به زندگیم برسم، ولی خب توی همین فرجه هم وقت آزاد فراوان هست.

بگذریم، جادی چند وقت پیش در مورد ایده ای که بشه ازش استارتاپ ساخت صحبت کرد. البته ایده و همچنین پیاده سازی که بعد ها به کار گرفت یا همون استارتاپ بستون، کاملا نرم افزاری و بر پایه وب پیش رفت. حالا چرا من اینجا دارم این مطلب رو مینویسم؟

توی پست های جادی چند مساله جالب به چشم میخوره، اولیش اینه «چی نداریم؟! آیا وسیله ای هست اون کار رو انجام بده؟ اگر نیست، خودم میسازمش». و دومین نکته هم «پیاده سازی ایده و تبدیل کردنش به استارتاپ و حتی تا حدی به پول رسوندنش، اونقدر ها هم که فکر میکنیم سخت نیست». و حتی شاید سومیش این باشه که «معطل نکن، شروع کن به پیاده سازی». خب، حالا بیایم ببینم که من میخوام چی کار کنم؟ جادی به من ایده داد که ایده جمع کنم برای یک محصول سخت افزاری! اما محصولی که بشه به در یک مدت زمان نه چندان کوتاهی پیاده سازیش کرد و بعد ازش به پول رسید (بر خلاف StrongPC که بیشتر فاز تحقیقی داره).

ایده هایی که در ذهن خودم هستن اینان :

  • پیاده سازی یه دستگاه ساده با استفاده از میکروکنترلرهایی که توی بازار موجودند، و روبرو شدن با چالش هایی مثل مطالعه معماری، برنامه نویسی برای ریزپردازنده، طراحی مدارهای واسط و … .
  • پیاده سازی یه دستگاه ساده با استفاده از آردوینو و ماژول هاش
  • پیاده سازی یک دستگاه ساده IoT طور با استفاده از Cubieboard یا رزبری
  • و …

حالا از شماها که این پست رو میخونید، میخوام در این باره کمک بدید. اول این که «دستگاه ساده» چی میتونه باشه (مثلا ساعت؟! تقویم رومیزی؟ سیستم اطفاء حریق و …) و دوم این که با چی و چطوری پیاده سازی بشه. بعد از این که ایده مشخص بشه، مرحله مرحله پیاده سازیش در همین وبلاگ، گزارش میشه.

Share

دوستی با محصول جدید اتودسک

اکثرا میدونیم که شبیه سازی و استفاده از بردهای آردوینو و AVR و … ، برای کاربران لینوکس خیلی مشکله. حتی شبیه سازی ساده مدارهای الکتریکی و الکترونیکی هم مشکلیه که اکثرا کاربران لینوکس باهاش روبرو هستند. اما امروز، میخوام ابزاری رو معرفی کنم، که هم رایگانه و هم تحت وب. به شما امکان کد زدن روی آردوینو و تست کردن مدارهای مجتمع، ساختن مدارهای دیجیتال و آنالوگ رو میده.

شرکت اتودسک که پیش تر با محصولاتی مثل اتوکد و مایا شناخته شده بود، الان اومده محصولی به اسم 123D Circuits رو ارائه کرده که با ساختن یک اکانت و عضویت درش، میتونید به راحتی آزمایشات الکترونیکی خودتون رو انجام بدید.

این هم نمونه مداری که بستم، یک آی سی 7408 هست که داره دو ورودی رو با هم AND میکنه :

کافیه روی start simulation کلیک کنید و بعد با کلید ها بازی کنید تا تغییرات توی ولت متر و LED قرمز رنگ روی برد بورد رو شاهد باشید.

Share

بررسی معماری MIPS

خب، همونطور که داریم سلسله آموزش های ساخت کامپیوتر ساده در Logisim رو دنبال میکنیم، گفتم این وسط یه توضیحی هم در مورد معماری MIPS داشته باشیم. در واقع MIPS یکی از ساده ترین و کم دستور ترین معماری های ممکنه، و البته پیاده سازی دوبارش در نرم افزارهایی مثل Logisim بسیار ساده. میشه.

این یک ALU بسیار ساده بر اساس میپس هست (که البته یک بیتی پیاده شده) :

MIPS

در اینجا، برای تفریق مدار جداگانه ای در نظر نگرفته، بلکه مقدار B رو با یک، XOR کرده (هوشمندانه به نظر میرسه، نه؟) و از less هم برای مقایسه، از یک مالتی پلکسر ۸ به ۱ هم برای انتخاب عملیات استفاده شده (به جای استفاده از دیکدر و گیت های AND )، در کل میشه یک ساختار خیلی قشنگ براش قائل شد، البته بهتر از این هم میشد الگوریتم هایی مثل تفریق رو هم پیاده کرد (مثلا با استفاده از یه mux میشد انتخاب کرد که خود B نیازه یا نقیضش؟ و البته نیاز بود که cin هم حتما روشن شه که مکمل ۲ گرفته شه).

زبان ماشین این ALU هم خیلی سادس، به ازای مقدار ۰ ، عملیات AND ، به ازای ۱ عملیات OR ، به ازای ۲ عملیات XOR ، به ازای ۳ عملیات NOR ، به ازای ۴ عملیات ADD و به ازای ۵ عملیات مقایسه رو انجام میده (البته برای مقایسه هم میشه از XNOR استفاده کرد و تساوی رو سنجید).

امیدوارم که این مطلب به دردتون خورده باشه، همچنین میتونید این معماری رو پیاده کنید و نتیجش رو حتی روی برد بُرد بیارید 🙂 .

موفق باشید.

Share

ساخت یک کامپیوتر ساده در Logisim – قسمت دوم (مجموعه دستور العمل ها)

در قسمت قبلی، چالش رو مطرح کردیم که کامپیوتر هشت بیتی خودمون رو بسازیم. ببینیم چه مداراتی نیاز داریم؟!

خب ما دو ورودی هشت بیتی A و B رو خواهیم داشت، پس به این موارد نیاز داریم :

  1. مداری برای NOT کردن ورودی A
  2. مداری برای NOT کردن ورودی B
  3. مداری برای AND کردن هر دو ورودی
  4. مداری برای OR کردن هر دو ورودی
  5. مداری برای جمع کردن دو ورودی
  6. مداری برای تفریق دو ورودی

خب، چون ما از یک قطعه به اسم «دیکدر» برای انتخاب دستورات استفاده میکنیم، و دیکدرها هم یک ورودی با سایز n میگیرن، و خروجی اونها «دو به توان n» هست، و ما اینجا «مجموعه دستور العمل» یا Instruction Set مون دارای ۶ دستور هست، بهینه ترین حالت استفاده از یک دیکدر ۳ به ۸ هست. خب، با این حساب، باید کد عملیات ها یا Operation Code ها رو به این شکل تعریف کنیم :

Operation Code
NOT A 000
NOT B 001
AND A, B 010
OR A, B 011
ADD A , B 100
SUB A, B 101

خب الان ما میدونیم که کامپیوتر محترم باید چه دستوراتی رو اچرا کنه. در واقع، وقتی میگیم ۰ ، کامپیوتر اون رو به دیکدر میده و میفهمه که باید نقیض A رو بهمون بده. وقتی ۱ رو فراخوانی میکنیم، باید نقیض B بهمون داده شه، وقتی میگیم ۵ در واقع مقدار B رو از A کم میکنیم و … . با توجه به این که الان، ما یک دیکدر ۳ به ۸ در مدار «واحد محاسبه و منطق» داریم، میتونیم ۴ دستور العمل دیگه هم بهش اضافه کنیم (با شما 🙂 ). در قسمت بعدی این آموزش، میرسیم به این که ورودی ها و خروجی ها رو چطوری مدیریت کنیم. بعدش هم در مورد ساختار کلی ALU صحبت میشه و بعد از چند پست دیگه، یک ALU کامل با هم خواهیم داشت. پس فعلا در مورد بلاهایی که سر ۸ بیت ورودی میشه آورد فکر کنید و شاد باشید 🙂

Share

ساخت یک کامپیوتر ساده در Logisim – قسمت اول

بالاخره یه سری پست جدید تصمیم گرفتم بنویسم، و خب این سری قراره که مرحله به مرحله پیش بریم تا یک کامپیوتر ساده بسازیم. تنها دانشی که شما برای این سری از پست ها نیاز دارید :

۱. دونستن کمی مدار منطقی (که قبلا در وبلاگ راجع بهش حسابی صحبت کردم)

۲. بلد بودن کار با Logisim (که میشه گفت مثل نقاشی کشیدن میمونه و همین پست ها رو دنبال کنید یاد میگیرید.).

راه اندازی محیط کار

برای این که بتونیم مداراتمون رو طراحی و آزمایش کنیم، نیاز داریم که نرم افزار Logisim رو داشته باشیم. یه نسخه خوب از این نرم افزار به اسم Logisim Evolution طراحی شده که کار ما رو به شدت ساده تر کرده، خروجی گرفتن ازش بی دردسر تره، و همچنین مدارات و ویژگی هاشون دقیق تر طراحی شده. برای دانلود و نصب و روش راه اندازیش میتونید به اینجا برید. فقط هم نیازه که جاوا روی سیستمتون نصب باشه.

چالش های پیش رو

خب، برای این که بیایم یک کامپیوتر بسیار ساده طراحی کنیم نیاز داریم که یک سری سوالات از خودمون بپرسیم و جواب بدیمشون، اینطوری راحت تر میتونیم مدارات مورد نیاز رو طراحی کنیم و از پیچیدگی محصول نهایی جلوگیری کنیم.

کامپیوتر ما باید چه عملیاتی انجام بده؟

یک کامپیوتر ساده که بتونه به راحتی قابل درک هم باشه، هم باید Word Size کوچیکی داشته باشه (توی آموزش ها با ۸ بیت میریم جلو) و هم Instruction Setش باید کوچیک باشه. یک سری دستور پایه هست که هر کامپیوتری میتونه انجامش بده، ما کامپیوترمون رو اینطور طراحی مکنیم که AND, OR, NOT رو بتونه انجام بده، علاوه بر اون بتونه جمع و تفریق هم بکنه. پس باید :

  1. مداری طراحی کنیم که بتونه ۸ بیت رو NOT کنه
  2. مداری طراحی کنیم که بتونه ۸ بیت رو OR کنه
  3. مداری طراحی کنیم که بتونه ۸ بیت رو AND کنه
  4. و مدار(ها)ی طراحی کنیم که بتونن ۸ بیت رو جمع و تفریق کنن.

حالا به سادگی میتونیم بفهمیم که چی میخوایم. البته این صرفا واحد محاسبه و منطق هست، ما باید یک واحد حافظه، یک واحد کنترل و چند واحد حافظه موقتی و کوچک هم طراحی کنیم که با چسبوندنشون به هم، بتونیم به کامپیوتر کامل برسیم.

در پست های بعدی، زیرمدارهای کامپیوتر خودمون رو میسازیم. در این پست صرفا با کامپیوتر ساده و کوچیکمون آشنا شدیم 🙂

Share

نوشتن اسمبلی ۳۲ بیت

در گذشته، پست هایی که در مورد اسمبلی قرار دادم، همه در مورد اسمبلی ۱۶ بیت بودن اما حالا میخوایم بریم سراغ اسمبلی ۳۲ بیت. خب فرق ۱۶ با ۳۲ بیت در چیه؟!

اولین نکته، سایز ثبات هاست! در ۱۶ بیت در هر ثبات میتونستیم حداکثر یک مقدار ۴ رقمی هگزادسیمال ذخیره کنیم ولی در ۳۲ بیت این مقدار به ۸ رقم میرسه! حالا خیلی مسائل دیگه مثل دیتاباس و کنترل باس و … که بماند (چون اینجا داریم برنامه نویسی میکنیم و بیشتر با ثبات ها کار داریم).

اینجا، قضیه یه فرقای کوچولویی داره، مثلا اسمبلر nasm قراره استفاده بشه (گرچه قبلا در ساخت اون سیستم عامل کوچک ازش استفاده کردیم) و همچنین وقفه ها و system call هایی که استفاده میکنیم شماره و مقدارشون و مکانشون متفاوته.

بیاید این برنامه رو در نظر بگیریم :

کد   
section .text
	global_start
 
_start:
	mov edx, len
	mov ecx, msg
	mov eax, 0x04
	int 0x80
 
	mov eax, 0x01
	int 0x80
 
section .data
	msg db 'Hello, World!', 0xa
	len equ $ - msg

 

خب در بخش اول، تابعی که نیاز داریم فراخوانی کنیم رو تعریف کردیم. بعدش اومدیم start رو نوشتیم. حالا بیاید این بخش رو بررسی کنیم :

کد   
mov edx, len
mov ecx, msg
mov eax, 0x04
int 0x80

اینجا، مقدار طول رشته ای که خواستیم چاپ کنیم رو توی EDX یا رجیستر داده قرار دادیم. بعدش اومدیم پیامی که میخوایم چاپ بشه رو قرار دادیم درو نECX .

بعدش سیستم کال ۴ یا sys_write رو توی eax قرار دادیم و وقفه ۸۰ رو صدا زدیم. حالا وقفه ۸۰ با مقدار ۴ که توی eax ذخیره شده، میگرده دنبال رشته ای که توی ecx هست و بعدش چاپش میکنه.

حالا بخش دوم کد سگمنت رو بررسی میکنیم :

کد   
mov eax, 0x01
int 0x80

اینجا هم مقدار ۰۱ یا sys_exit رو وارد eax کردیم، تا برنامه پس از اجرا، خارج شه. بعد از این هم باز وقفه ۸۰ رو صدا زدیم.

بخش دیتا هم، مثل همه برنامه های قبلی، تمام داده های مورد نیاز رو با Directive ها تعریف کردیم که بتونیم به راحتی توی کد سگمنت ازشون استفاده کنیم و چون قبلا توضیح داده شده، دیگه دوباره کاری نمی کنم. فقط این پست رو نوشتم تا فرقهای اسمبلی ۳۲ و ۱۶ بیت رو ببینیم. که درآینده بسطش خواهم داد به ۶۴ بیت.

امیدوارم که این پست، بدردتون خورده باشه.

موفق و موید باشید!

Share

درآمدی بر پردازنده ها

ALUwithRegister

پس از مدتها تحقیق و بررسی در مورد پردازنده های مرسوم، و همچنین خوندن داکیومنت های مربوط به ساخت و پیاده سازی پردازنده ها، تصمیم گرفتم یک داکیومنت ساده دست و پا کنم، که توی اون از ساده ترین قطعات و بخش های کامپیوتر، به یک پردازنده ساده برسیم که بتونه چند عملیات انجام بده و نتیجه رو ذخیره کنه.

داکیومنت از اینجا قابل دریافت هست.

با تشکر.

Share