Vorlesung: Systemnahe Programmierung

Weitere Informationen:

• Studienabschnitt: Bachelor Informatik, Bachelor Cyber Security, Bachelor Lehramt
• Voraussetzungen:
• Fachbereich: BA-INF 034/129
• Aufwand: 2V + 2Ü / 6LP

Ankündigungen - wichtige Termine

Besonderheiten im WS 2020/2021:

Klausur-relevante Termine:

• Erstes Ferientutorium: Dienstag 23.02.2021
  im BBB-Raum https://bbb.informatik.uni-bonn.de/b/mat-e1h-jz8
  ab 13.00h bis ca. 15.00h (solange Interesse besteht)

• Erste Online-Klausur: Montag 01.03.2021 - Details siehe unten
  Eintragung der Ergebnisse in BASIS am Fr. 12.3.2021, zum Ausfall hier Statistik und Diagramme.

• Zweites Ferientutorium: Mittwoch 24.03.2021
  im BBB-Raum https://bbb.informatik.uni-bonn.de/b/mat-e1h-jz8
  ab 13.00h bis ca. 15.00h (solange Interesse besteht)

• Zweite Online-Klausur: Mittwoch 31.3.2021 - Details siehe unten
  Eintragung der Ergebnisse in BASIS am Mo. 10.5.2021, zum Ausfall hier Statistik und Diagramme.

• Eine Klausureinsicht in beide Online-Klausuren werden wir anbieten, sobald die veränderten Corona-Bedingungen uns eine vernünftige Organisation und Durchführung erlauben. Bitte bleibt daher auch weiterhin in unserem Vorlesungsmailverteiler, über den wir dann zu geg. Zeit informieren.

Die Vorlesungen der Systemnahen Programmierung finden online statt. Überwiegend finden zum Vorlesungstermin Dienstags 14-16h (Beginn c.t., also um 14.15h) in BBB-Konferenz die Vorlesungen statt. Eine Aufzeichnung der Vorlesung wird zusätzlich nachträglich verfügbar gemacht. An einzelnen Terminen kann es auch zur Bereitstellung eines voraufgezeichneten Vorlesungsvideos kommen.

Die erste Online-Vorlesung war am Dienstag 3.11.2020 ab 14.15h.

Vorlesungsraum in BigBlueButton:

https://bbb.informatik.uni-bonn.de/b/mat-jvg-ah1

Fallback: Zoom

Sollte es Probleme bei der Nutzung von BigBlueButton geben, weichen wir auf Zoom aus. Die dafür benötigen Zugangsdaten lauten:

Zoom beitreten

Meeting-ID: 969 8875 7931
Kenncode: 540295

In der ersten Vorlesung wurden alle weiteren Informationen zur Organisation von Vorlesung und Übungen gegeben (Hinweise zum Übungsbetrieb SIEHE HIER). Vorlesungsfolien werden in der Tabelle unten bereitgestellt.

Eine Liste von Links zu den Vorlesungsaufzeichnungen wird jeweils (nach einer gewissen technisch bedingten Verzögerung) über die Mailingliste bekannt gegeben.

Zugangsdaten

Die Zugangsdaten zum Material auf dieser Webseite (wie Vorlesungsfolien, Übungszettel, ...) sind im SysProg eCampus Kurs einsehbar: ecampus.uni-bonn.de/goto.php (Direktlink zum Beitritt)

Übungsanmeldung

Die Übungsanmeldung wird über das Tutorienvergabesystem (TVS) erfolgen.

Details zur Anmeldung und Deadline finden sich in den Hinweisen zum Übungsbetrieb. Die Anmeldung in TVS ist geöffnet und ist bis einschl. Dienstag 10.11.2020 (Tag der zweiten Vorlesung) möglich, bis 23.59h.

Für die Abgabe der Übungen in Gruppen wird das Versionierungssystem git auf einem Server der Informatik genutzt. Für den Zugang ist ein gültiger Informatik-Account nötig. Wenn Sie noch keinen Informatik-Account haben sollten, kümmern Sie sich bitte selbständig und rechtzeitig/umgehend darum! (Weitere Informationen dazu auf den Webseiten der Systemgruppe ).

Die Kleingruppen-Übungen finden als Online-Treffen im BBB-System der Informatik statt. Auch für dieses System wird der Informatik-Account genutzt (anonyme Teilnahme in den Kleingruppen ist nicht möglich).

(erledigte Ankündigungen und erledigte Termine siehe ganz unten)

Krankmeldungen für Prüfungstermine: Beachten Sie bitte hierzu unbedingt die entsprechenden Hinweise des Prüfungsamts Informatik! (-> dort: Ablauf bei Krankmeldungen).  Zusätzlich sind die Organisatoren der Systemnahen Programmierung per E-Mail über die eingereichte Krankmeldung zu informieren.

Bitte beachten Sie für Ihre strategische Planung der Teilnahme an den Prüfungen: Im Modul Systemnahe Programmierung wird es KEINEN dritten Prüfungstermin geben! Die zweite Prüfungsmöglichkeit deckt den Fall einer Krankheit beim ersten Termin ab.

Informationen zur Online-KLAUSUR

Die Prüfungen werden in diesem Semester aufgrund der besonderen Situation als sogenannte "Online-Klausur" durchgeführt. Bitte lesen Sie die nachfolgenden Hinweise aufmerksam durch!

Prüfungsdatum

1. Klausur: Montag, 01.03.2021 ab 10:15 Uhr
2. Klausur: Mittwoch, 31.03.2021, ab 10:15 Uhr

Bearbeitungszeit

Die vorgesehene Bearbeitungszeit für die Klausur beträgt 90 Minuten. Zusätzlich gewähren wir eine Zeitreserve von 30 Minuten für das Scannen und Hochladen der Lösungen. Die Gesamtzeit von der Klausurausgabe bis zur spätesten Klausurabgabe beträgt somit 120 Minuten. Die Prüfungsteilnehmer*innen können sich diese 120 Minuten beliebig einteilen und sind für das rechtzeitige Hochladen der Lösungen selbst verantwortlich.

Prüfungsform und erlaubte Hilfsmittel

• Die Prüfung wird online als sogenannte "Open-Book-Klausur" durchgeführt, d.h. es sind zur Bearbeitung der Klausur sämtliche Lehrmaterialien der Vorlesung, sowie sämtliche eigenen Materialien und Notizen gestattet.
• Die Klausur muss allerdings eigenständig und ohne die Hilfe anderer Personen gelöst werden. Die direkte oder indirekte Kommunikation mit anderen Personen während der Klausur ist untersagt!
• Eine (Video-)Überwachung der Prüfungsteilnehmer*innen während der Klausur ist nicht geplant.

Ablauf der Prüfung

• Das PDF-Dokument der Klausuraufgaben wird zu dem angegebenen Prüfungsbeginn über den eCampus-Kurs der Vorlesung verfügbar gemacht. Zusätzlich erfolgt die Veröffentlichung zeitgleich über einen Sciebo-Share:
  https://uni-bonn.sciebo.de/s/LibjOinCPN623Ip 
• Die Aufgaben können, sofern ein Drucker verfügbar ist, direkt auf dem ausgedruckten Klausurbogen gelöst werden. Wenn kein Drucker verfügbar ist, können die Aufgaben auf eigenem Papier gelöst werden. Wir empfehlen in diesem Fall kariertes Papier.
• Der Klausur liegt eine Eigenständigkeitserklärung bei, die ausgefüllt (sofern Drucker vorhanden) oder im Wortlaut abgeschrieben (sofern kein Drucker vorhanden) und anschließend unterschrieben werden muss. Ohne diese Erklärung kann die Klausur nicht gewertet werden.
• Die Klausur muss handschriftlich und mit einem dokumentenechten, kontrastreichen (Schriftfarbe blau oder schwarz) Stift gelöst werden. Rein digitale Lösungen (z.B. mit Tablet oder Digitizer) sind nicht zulässig.
• Jede Seite der Lösung ist unbedingt mit dem Namen und der Matrikelnummer zu kennzeichnen, damit eine zweifelsfreie Zuordnung der Lösungen möglich ist.

Abgabe der Lösungen

• Die Prüfungsteilnehmer*innen scannen ihre Lösungen mit einem Scanner oder alternativ mit dem Smartphone oder einer Digitalkamera. Die Abgabe muss aus genau einer Datei bestehen, die alle Seiten der Lösung enthält. Zulässig sind eine PDF-Datei oder ein ZIP-Archiv mit Bilddateien. Es liegt in der Verantwortung der Prüfungsteilnehmer*innen, dass die Lösungen ordentlich sichtbar und lesbar sind. Nicht lesbare Lösungen können nicht gewertet werden.
• Die Abgabe erfolgt durch das Hochladen der gescannten Lösung fristgerecht über den eCampus-Kurs der Vorlesung. Zusätzlich besteht bei Problemen mit eCampus die Möglichkeit der Abgabe über einen Sciebo-Share: 
  https://uni-bonn.sciebo.de/s/qbDrOFAEeZwncJl 
  Verspätete Abgaben werden nicht akzeptiert.
• Das originale Lösungsdokument ist aufzubewahren. In Einzelfällen kann das originale Lösungsdokument angefordert werden und muss dann postalisch übersandt werden.

Fragen und Probleme

Für Fragen und Probleme während der Klausur wird ein Supportraum über das BigBlueButton System angeboten werden:

https://bbb.informatik.uni-bonn.de/b/mat-jvg-ah1 

(der bekannte Vorlesungsraum der SysProg)

Mailingliste

Für die Vorlesung Systemnahe Programmierung wurde eine Mailingliste eingerichtet, über die aktuelle Informationen zur Vorlesung und den Übungen verbreitet werden. Die Anmeldung ist unter dieser Adresse möglich. Es werden nur Anmeldungen von Studenten akzeptiert, die auch für die Übungen angemeldet sind. Die Mails der Mailingliste werden archiviert.

Fragen von allgemeinem Interesse und Diskussionen zwischen den Teilnehmer/innen sollen ebenfalls über die Mailingliste laufen.

Bei gezielten Fragen an das Team der Tutor/innen und Dozenten kann der Mail-Alias tut-sys-prog (at) lists.iai.uni-bonn.de genutzt werden.

Programmiersprache C

Im Bereich der systemnahen Programmierung wird als Programmiersprache häufig kein objektorientiertes Java oder C++ verwendet, sondern C. Um die Vorlesung erfolgreich absolvieren zu können, ist die Kenntnis von C sehr wichtig. Aus dem Modul BA-INF 016 "Algorithmen und Programmierung" (bzw. vor 2019 aus BA-INF 014 "Algorithmisches Denken und imperative Programmierung" (aka ADiP) sind Konzepte einer imperativen Programmiersprache bzw. programmiersprachliche Grundkonzepte bekannt (im besten Falle wurde C behandelt).

Der Klassiker über die Programmiersprache C ist nach wie vor das Buch von Brian W. Kernighan und Dennis Ritchie: The C Programming Language. Für Teilnehmer/innen mit Vorkenntnissen und Erfahrungen mit Java könnten die folgenden Links hilfreich sein:

• http://openbook.rheinwerk-verlag.de/c_von_a_bis_z/: C von A bis Z - Das umfassende Handbuch, Jürgen Wolf, Rheinwerk Computing <openbook>
• http://www.cs.princeton.edu/introcs/faq/c2java.html: Tabellarische Gegenüberstellung von Java und C

Studie (2021) über Codeanalyse

Alte Klausuren

Da eine gewisse Diskrepanz zwischen den Übungsaufgaben und den Klausuraufgaben zu erkennen ist, haben wir uns dieses Jahr dafür entschieden, ein paar alte Klausuren zu veröffentlichen, um euch einen Eindruck zu geben was von euch in der Klausur verlangt wird.

Bitte behaltet dabei im Hinterkopf, dass die Vorlesung in den letzten Jahres teilweise anders aufgebaut war und das teilweise andere Schwerpunkte gesetzt waren. Diese hier gezeigten Altklausuren decken offensichtlich nicht alle Themenbereiche ab. Klammert euch nicht nur an diese Altklausuren!

Trotzdem hoffen wir natürlich, dass dieser Einblick für euch hilfreich ist.

Folien und Präsentationen

Von den Studentenrechnern des Instituts aus sind die Dateien frei zugänglich (ebenso per Verbindung über VPN); Zugriffe von anderen Rechnern erfordern ein Paßwort, welches über den eCampus Kurs verfügbar ist (siehe oben). Bitte erfragen Sie diese Zugangsdaten nicht per E-Mail! Nachzügler erfahren bei Bedarf die Zugangsdaten ebenfalls über eCampus.

Kapitel	PDF-File
0. Allgemeine Informationen	0.1 Allgemeines 0.2 Übungen
Informationen zur Einführung in C	0.3 C-Crashkurs 0.4 Rust-Crashkurs
1. Maschinenprogrammierung in Assembler 1.1. Motivation 1.2. Bezug zur Systemnahen Informatik (SS 2020) 1.3. Allgemeines zu 80x86 Assembler-Programmierung 1.4. Calling Conventions (aus C unter Linux) 1.5. Bezug zur 2-Adressmaschine (Systemnahe Informatik, SS 2020) 1.6. Assembler-Programmbeispiele 1.7. Socket-/Netzwerkprogrammierung in Assembler 1.8. Zusammenfassung	1.0 Folien 1-80
1. Ergänzung: Speicherverwaltung malloc & free	Folien 1-19
2. Prozesse und Threads 2.1 Prozesse 2.2 Threads 2.3 IPC	Kapitel2-Teil 1 Kapitel2-Teil 2 Kapitel2-Teil 3
3. Netzwerkprogrammierung in C 3.1. Motivation 3.2. Netzwerkprogrammierung: Sockets & Co. 3.3. I/O-Multiplexing 3.4. Server-Strukturen 3.5. Zusammenfassung	Kapitel3-Teil 1 Kapitel3-Teil 2 Kapitel3-Teil 3
(Ggf.) Ergänzung zu Kapitel 1: Fallstudien aus studentischen Programmierprojekten

Übungszettel

Hinweise zum Übungsbetrieb auch hier (0.2 Übungen)

PDF-Datei	Ergänzendes Material	Weitere Informationen
Übungsblatt 01	Makefile.pdf ASAN.pdf
Übungsblatt 02	springerproblem.c sum.c helloworld-a.S
Übungsblatt 03	matrix.c palindrom_errors.c
Übungsblatt 04	fibonacci-stub.S test.c
Übungsblatt 05	fork.c
Übungsblatt 06		mystdlib.h mystdlib.o (entspricht library.a)
Bonuszettel	(von Fraunhofer FKIE) ZIP-Datei Aufgabenstellungen	Freiwillige Bearbeitung (in diesem Jahr keine Bepunktung)
Übungsblatt 07	threads_skalarproduct.c
Übungsblatt 08
Übungsblatt 09		shell.h shell.a mygetline.h
Übungsblatt 10		mystdshell.a mystdshell.h
Übungsblatt 11		Freiwillige Bearbeitung, keine Besprechung Dieses Blatt dient der Klausurvorbereitung und enthält nur Bonuspunkte.
Bonuszettel	Netzwerkprogrammierung (IDN-NPP) Laser & Light Lab	Freiwillige Bearbeitung, keine Bepunktung

Zusätzliche Hilfsmittel

Hilfsmittel
SPAsT Images (SysProgASemblerTool)	bionic Download (empfohlen für Ubuntu) Für Ubuntu 20.10 Debian-Version
Assembler Code Table	IntelCodeTable