Disciplina SEL0456

Aula 1

Assuntos da aula:

• Discussão sobre licenças de software
• Diferenças entre kernel e sistemas operacionais
• Sistemas operacionais
• Kernel - funções:
  1. gerenciamento de tarefas
  2. comunicação entre processos
  3. gerenciamento de memória

Aula 2

Assuntos da aula:

• Instalação Linux: os alunos precisam instalar Linux, pelo menos em uma máquina virtual para poder acompanhar o curso.
• Os alunos precisam abrir uma conta no Github
• Exemplo de arquivo markdown
• Criação da chave ssh para GitHub
• Commit para o github
• Utilizaremos as linguagens: C, C++ e Python
• Emacs

Utilizando o Emacs como IDE

Para instalar o Emacs no Ubuntu:

sudo apt install emacs

Infelizmente o Emacs não vem comn as opções habilitadas, e habilitá-las requer um esforço e um tempo muito grande. Felizmente, existem alguns utilitários para isso. Um bom exemplo disso é o Spacemacs. Para instalar o Spacemacs, você pode seguir os passos indicados na web page anterior ou:

cd ~
git clone https://github.com/syl20bnr/spacemacs ~/.emacs.d

Aí é só executar o emacs normalmente:

emacs

Ele vai perguntar se você prefere o estilo vim ou emacs. Se você não sabe o que isso quer dizer, escolha emacs.

Algumas dicas úteis: pelo fato do Emacs ter sido escrito muito antes do DOS existir, quanto mais do Windows, ele utiliza algumas combinações de teclas pouco familiares aos iniciantes, devido aos diversos modelos de teclados existentes.

Quando se quer indicar uma tecla pressionada simultaneamente com a tecla Control, por exemplo a tecla Control pressionada com a tecla x, simultaneamente, indica-se por C-x. Para a tecla Alt pressionada simultaneamente com uma tecla m, por exemplo, utiliza-se a notação: M-m. Em sistemas anteriores ao PC, a tecla Alt se chamava Meta, por isso o M-.

A combinação C-g é utilizado como CANCEL, quando se quer, por exemplo, abortar alguma entrada de texto ou comando.

O Emacs usa as teclas de Cut, Copy e Paste diferentes. Para o Cut, ele usa C-w, para o Copy, ele usa M-w e para o Paste, usa-se C-y. No entanto, se você preferir usar C-x, C-c e C-v, você pode escolher a opção CUA Mode no menu: F10->Options->Use CUA keys. Para ativar o menu, caso ele não esteja aparecendo, pressione F10 ou M-x menu-bar-mode, para deixá-lo permanente. Nessa última opção, a combinação M-x irá abrir uma linha de comando para chamar funções internas escrita em emacs-lisp, que no caso foi menu-bar-mode.

Em muitos casos é interessante ativar a barra de ferramentas, com: M-x tool-bar-mode.

Para se visualizar as opções de comandos pelo menu de teclas, pressione M-m, tanto no modo Emacs quanto no modo vim, ou a tecla Espaço no modo vim.

Existem muitos guias e tutoriais para o Emacs disponíveis na rede. O site oficial é: https://www.gnu.org/savannah-checkouts/gnu/emacs/emacs.html.

Em português: no IME, EmacsWiki e MIT.

Editando programas em C

Um modo que ajuda muito para programação em C, ou mesmo C++, é através do commando: M-x semantic-mode e o M-x auto-complete-mode.

Aula 3

Assuntos da aula:

• Estrutura de programas em C
  • Arquivos de código fonte (.c)
  • Arquivos objeto (.o)
  • Arquivos de cabeçalho (.h)
• Compilador GCC e suas flags
• Makefile: Para criação e utilização do makefile no VS Code é necessário instalar uma extensão chamada Makefile Tools. Para instalar abra o Quick Open (Ctrl + P) e cole o seguinte comando: ext install ms-vscode.makefile-tools

Aula 4

Assuntos da aula:

• Aplicação dos qualificadores static, volatile, register
• Criação de arquivo .gitignore
• Realizando "merge" no repositorio do GitHub
• Utilizando threads
  1. pthread_create()
  2. pthread_join()
  3. pthread_exit()

Aula 5 (02/09)

Assuntos da aula:

• Processos: criando processos com fork e exec
• Usando man <fcn> para obter documentação sobre função <fcn>
• Uso de semaforo (semaphore.h)
  1. sem_init()
  2. sem_wait()
  3. sem_post()

Aula 6 (09/09)

Assuntos da aula:

• cmake
• argp
• popen
• pipe
• malloc

Aula 7

Assuntos da aula 7:

• gdb: rodando direto em linha de comando e rodando com a IDE Emacs
• lib electric-fence (-lefence): melhor detecção falhas de segmentação de memória

 sudo apt install electric-fence

• assert: testar partes do programa na fase de depuração
• esp32: esp-idf

Instalação do esp-idf

Para instalar o IoT Development Framework da Espressif, siga os seguintes passos:

cd ~
mkdir esp
cd esp
git clone -b v4.3 --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git
cd esp-idf
./install.sh

O processo de instalação está finalizado nesse ponto.

Pode-se copiar um exemplo, dos vários disponíveis e rodar:

cd ~
mkdir Code
cd Code
cp -a ~/esp/esp-idf/examples/peripherals/ledc .
cd ledc
. ~/esp/esp-idf/export.sh

Para editar o exemplo:

emacs main/ledc_example_main.c

idf.py menuconfig
idf.py build
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash monitor

Aula 8

Assuntos da aula

• Programação Orientada a Objetos
• Exemplo de orientação a objetos em C com opacidade, encapsulamento e integridade. Métodos mínimos: construtor, destrutor, representação em stream e inicializador range.c, range.h e oop1/main.c

Aula 9

Assuntos da aula

• Programação Orientada a Objetos, utilizando linguagem com suporte a OOP: C++
• Exemplo do objeto range_t definido em C escrito agora em C++:
  • sobrecarga de funções e operadores
  • protected, private e public
  • passagem de argumentos por referência &
  • Construtores
  • cout e <<
  • chamada de código em C com extern "C"
  • namespace
  • stdlibc++: std::

Aula 10

Assuntos da aula

• Repassando alguns conceitos de OOP com C++:
  • herança
  • polimorfismo
• Polimorfismo em Python
• Manipulando arquivos de imagem:
  • gparted
  • cfdisk
  • extended filesystem: ext2, ext3 e ext4
  • ntfs
  • vfat ou fat32
  • partições primárias, partição extendida e partições lógicas

Aula 11

Assuntos da aula 11

• arquivos de imagens e ferramentas para manipulação desses arquivos no HD local:
  • dd: copia blocos de dados binários.
  • lsblk: lista os dispositivos de armazenamento do sistema, útil para mostrar a qual device um pen drive foi associado, por exemplo.
  • truncate: altera o tamanho de um arquivo no HD, útil para criar um espaço vazio em uma imagem para expandir uma partição ou mesmo criar uma nova partição. Pode também diminuir o tamanho do arquivo, portanto use com atenção para não perder dados.
  • parted, fdisk, cfdisk: ferramentas em modo texto para alterar partições em um dispositivo ou mesmo em um arquivo, da interface mais simples à mais sofisticada.
  • Disks: aplicativo GNOME para editar e visualizar partições.
  • gparted: aplicativo com boa interface gráfica para editar partições.
  • losetup: /dev/loop0...
• estrutura de arquivos do Linux:
  • /bin link para /usr/bin: executáveis do sistema e aplicativos.
  • /boot: onde ficam as imagens do kernel e demais arquivos auxiliares, como as imagens RAM DISK (.rd).
  • /dev: arquivos que dão acesso drivers aos dispositivos de hardware conectados no sistema, é gerenciado pelo aplicativo udev
  • /etc: arquivos de configuração globais dos aplicativos e do sistema
  • /home: onde se localizam os diretórios (ou pastas) dos usuários.
  • /lib: link para /usr/lib
  • /lib32 -> usr/lib32
  • /lib64 -> /usr/lib64
  • /libx32 -> /usr/libx32
  • /media: ponto de montagem dos dispositivos de armazenamento removíveis.
  • /mnt: ponto de montagem temporário, mais utilizado para manutenção.
  • /opt: diretório utilizado para instalação de aplicativos, onde os componentes ficam armazenados juntos, diferentemente da instalação tradicional, onde os arquivos de um aplicativo ficam distribuídos entre /etc, /usr/bin, /usr/lib, /usr/share, /var, etc.
  • /proc: ponto de montagem virtual com informações do estado do sistema.
  • /run: ponto de montagem virtual com informações do estado do sistema.
  • /sbin -> /usr/sbin
  • /srv: ponto de montagem virtual com informações do estado do sistema.
  • /sys: ponto de montagem virtual com informações do estado do sistema.
  • /tmp: arquivos temporários do sistema, de aplicativos e de usuários, são apagados dependendo das configurações: em cada boot, a cada período de tempo de inatividade, ou se o processo que o gerou finalizou
  • /usr: principais:
    • bin: executáveis
    • include: arquivos de cabeçalho, libc, glib, etc.
    • lib*: bibliotecas do sistema e dos aplicativos.
    • local: contém os subdiretórios etc, bin, lib, como usr, mas para os aplicados gerados e instalados manualmente.
    • man: contém a documentação de aplicativos e funções.
    • sbin: executáveis do sistema, manutenção e de uso privilegiado, superusuário.
    • share: contém dados dos aplicativos.
    • src: contém código fonte de aplicativos, bibliotecas e comumente do kernel.
  • /var:
    • cache: usado para armazenar dados temporários de estado ou de memória.
    • log: contém os arquivos de log do sistema e de aplicativos e serviços
    • lock: contém arquivos de trava e sincronização entre aplicativos.

Aula 12

Assuntos da aula

• Python

Aula 13

A aula consiste em uma atividade que será realizada pelos alunos. O exercício da aula 13 encontra-se na pasta exerc-1, ver README.

Aula 14

Análise da atividade da aula anterior.

• Não reinvente a roda! Use bibliotecas
• Sempre dê preferência às bibliotecas padrão: um maior número de programadores a usa, com certeza, conferindo maior legibilidade e portabilidade ao seu código; já foram extensamente testadas, apresentando uma probabilidade muito menor de possuírem bugs.
• Dominar uma linguagem de programação não se resume à sintaxe e tipos de dados, é essencial saber utilizar a biblioteca padrão da linguagem.

Com esses conceitos em mente, refaça o exercício 1 (mas agora na pasta exerc-2), utilizando a GLIB. Essa pasta contém um código exemplo em sort.c.

Aula 15

Atividade da aula

Refazer a tarefa das aulas anteriores em C++, na pasta exerc-3 e utilizando cmake, que já foi criado. Após criar o arquivo sort.cpp, utilize:

$ cmake -B build

somente uma vez, após isso, utilize somente:

$ make -C build
$ build/sort

Não se esqueça: utilize a biblioteca padrão C++ stdlibc++!

Alternativa: refaça em Python, ou outra linguagem de alto nível.