این دوره جامع طراحی شده است تا شما را از مفاهیم مقدماتی تا مباحث پیشرفته برنامه‌نویسی اسمبلی ARM 64 بیتی با تمرکز بر روی پلتفرم رزبری پای هدایت کند. پس از اتمام این دوره، شما قادر خواهید بود:

• معماری ARM64 و مفاهیم کلیدی آن را به طور کامل درک کنید. از جمله ثبات‌ها (Registers)، نحوه عملکرد پایپ‌لاین، حالت‌های اجرایی و مدیریت استثنائات.
• با دستورالعمل‌های اصلی زبان اسمبلی ARM64 آشنا شوید. این شامل دستورات انتقال داده، عملیات محاسباتی و منطقی، و دستورات کنترل جریان برنامه می‌شود.
• نحوه کار با حافظه را در سطح اسمبلی بیاموزید. شامل بارگذاری و ذخیره داده‌ها، تخصیص حافظه و استفاده از پشته (Stack).
• برنامه‌های کاربردی را مستقیماً بر روی رزبری پای برنامه‌نویسی و اجرا کنید. با استفاده از ابزارهای توسعه مانند کامپایلر GCC و دیباگر GDB.
• با سیستم‌کال‌های لینوکس و نحوه فراخوانی آن‌ها از زبان اسمبلی آشنا شوید. این مهارت برای تعامل با سیستم‌عامل ضروری است.
• توانایی ادغام کد اسمبلی با زبان C را کسب کنید. این قابلیت به شما امکان می‌دهد تا بخش‌های حساس به عملکرد برنامه را در اسمبلی نوشته و با کدهای سطح بالاتر ترکیب کنید.
• تکنیک‌های دیباگینگ و بهینه‌سازی کد را برای برنامه‌های اسمبلی ARM64 فرا بگیرید.
• پروژه‌های عملی و چالش‌برانگیزی را با رزبری پای پیاده‌سازی کنید. از کنترل GPIOها گرفته تا ایجاد برنامه‌های کاربردی سیستم‌عامل.

یادگیری برنامه‌نویسی اسمبلی ARM 64 بیتی با رزبری پای مزایای متعددی برای توسعه‌دهندگان، مهندسان سخت‌افزار و علاقه‌مندان به سیستم‌های جاسازی شده به همراه دارد:

• درک عمیق از عملکرد سخت‌افزار: با برنامه‌نویسی در سطح اسمبلی، شما به جزئیات نحوه عملکرد پردازنده، مدیریت حافظه و ارتباطات سخت‌افزاری پی می‌برید که این درک برای حل مشکلات پیچیده و طراحی سیستم‌های کارآمد ضروری است.
• توانایی بهینه‌سازی عملکرد: برنامه‌نویسی اسمبلی به شما امکان می‌دهد کدهایی بنویسید که نهایت استفاده را از سخت‌افزار برده و عملکردی به مراتب بهتر از کدهای نوشته شده با زبان‌های سطح بالا داشته باشند، به خصوص در کاربردهای حساس به زمان و منابع.
• امنیت و مهندسی معکوس: درک اسمبلی برای تحلیل بدافزارها، کشف آسیب‌پذیری‌های امنیتی و مهندسی معکوس نرم‌افزارها بسیار حیاتی است. این دوره دریچه‌ای به سوی این دنیای پیچیده می‌گشاید.
• ورود به حوزه سیستم‌های جاسازی شده و اینترنت اشیا: بسیاری از دستگاه‌های IoT و سیستم‌های جاسازی شده بر پایه معماری ARM هستند. این دوره شما را برای توسعه در این حوزه‌های رو به رشد آماده می‌کند.
• تقویت مهارت‌های حل مسئله: چالش‌های برنامه‌نویسی اسمبلی، تفکر منطقی و توانایی حل مسئله شما را به شدت تقویت می‌کنند.
• فرصت‌های شغلی گسترده: مهارت در برنامه‌نویسی اسمبلی، به ویژه در معماری ARM، در صنایعی مانند توسعه سیستم‌عامل، امنیت سایبری، توسعه درایورها و ساخت سیستم‌های جاسازی شده، بسیار ارزشمند است.

برای بهره‌برداری حداکثری از این دوره، توصیه می‌شود که دانش و ابزارهای زیر را در اختیار داشته باشید:

• آشنایی مقدماتی با مفاهیم برنامه‌نویسی: تجربه با هر زبان برنامه‌نویسی سطح بالا (مانند پایتون، C، جاوا) که شامل مفاهیمی چون متغیرها، حلقه‌ها، شرط‌ها و توابع باشد، مفید خواهد بود.
• آشنایی با خط فرمان لینوکس: توانایی کار با محیط ترمینال و دستورات پایه لینوکس (مثل ناوبری در فایل‌ها و دایرکتوری‌ها، اجرای دستورات) الزامی است.
• یک برد رزبری پای (مدل‌های 64 بیتی توصیه می‌شود): برای انجام تمرینات عملی و پروژه‌ها، داشتن یک رزبری پای 3، 4 یا بالاتر (یا مدل‌های CM3/CM4) ضروری است.
• نصب سیستم عامل 64 بیتی بر روی رزبری پای: مانند Raspberry Pi OS (64-bit) یا اوبونتو برای رزبری پای.
• درک پایه از معماری کامپیوتر (اختیاری): آشنایی با مفاهیمی مانند CPU، RAM، و هارد دیسک می‌تواند کمک‌کننده باشد، اما ضروری نیست و در طول دوره پوشش داده خواهد شد.

این دوره به صورت ماژولار طراحی شده است تا یادگیری را برای شما آسان و مرحله به مرحله کند:

• ماژول ۱: مقدمه و آماده‌سازی محیط
  • مروری بر معماری ARM و اهمیت ARM64.
  • آشنایی با رزبری پای به عنوان پلتفرم توسعه.
  • نصب و پیکربندی سیستم‌عامل 64 بیتی بر روی رزبری پای.
  • نصب ابزارهای توسعه (GCC, GDB, Binutils).
  • اولین برنامه “Hello World” در اسمبلی.
• ماژول ۲: مبانی زبان اسمبلی ARM64
  • آشنایی با ثبات‌ها (General-purpose, Special-purpose).
  • انواع داده‌ها و نحوه نمایش آن‌ها.
  • دستورات انتقال داده (MOV, LDR, STR).
  • عملیات محاسباتی (ADD, SUB, MUL, DIV).
  • عملیات منطقی (AND, ORR, EOR, BIC).
• ماژول ۳: کنترل جریان برنامه
  • دستورات مقایسه (CMP) و پرش‌های شرطی (B.EQ, B.NE, B.GT, B.LT).
  • حلقه‌ها (Loops) و پیاده‌سازی آن‌ها در اسمبلی.
  • توابع و زیربرنامه‌ها (Subroutines) و نحوه فراخوانی آن‌ها.
• ماژول ۴: کار با حافظه و پشته
  • آرایش حافظه و آدرس‌دهی.
  • دستورات بارگذاری و ذخیره پیشرفته (LDP, STP).
  • مدیریت پشته (Stack) و استفاده از آن برای ذخیره ثبات‌ها و پارامترها.
• ماژول ۵: سیستم‌کال‌ها و I/O
  • مفهوم سیستم‌کال و نحوه فراخوانی آن‌ها در ARM64 (SVC instruction).
  • سیستم‌کال‌های پرکاربرد (read, write, open, close, exit).
  • تعامل با فایل‌ها و ورودی/خروجی استاندارد.
• ماژول ۶: ادغام با زبان C
  • نحوه فراخوانی توابع اسمبلی از زبان C.
  • نحوه فراخوانی توابع C از زبان اسمبلی.
  • پاس دادن پارامترها و بازگرداندن مقادیر بین C و اسمبلی.
  • مثال‌های کاربردی از ترکیب C و اسمبلی برای بهینه‌سازی.
• ماژول ۷: دیباگینگ و بهینه‌سازی
  • معرفی و استفاده از دیباگر GDB برای برنامه‌های اسمبلی.
  • تنظیم نقطه توقف (Breakpoints) و بررسی ثبات‌ها و حافظه.
  • تکنیک‌های بهینه‌سازی کد در اسمبلی (مثل Loop unrolling).
• ماژول ۸: پروژه‌های عملی با رزبری پای
  • کنترل پین‌های GPIO رزبری پای با اسمبلی.
  • پروژه‌های عملی کوچک شامل خواندن سنسور و کنترل LED.
  • مقدمه‌ای بر نوشتن بوت‌لودر ساده برای رزبری پای (اختیاری).

در طول این دوره، شما با مثال‌های عملی و سناریوهای واقعی درگیر خواهید شد. برای مثال، یاد می‌گیرید چگونه یک برنامه اسمبلی بنویسید که مستقیماً پین‌های GPIO رزبری پای را کنترل کند تا یک LED را روشن و خاموش کند. این نوع پروژه‌های عملی به شما کمک می‌کنند تا مفاهیم نظری را به صورت ملموس درک کنید. همچنین، بهینه‌سازی کد برای دستیابی به حداکثر سرعت و کارایی از جمله نکات کلیدی است که در هر ماژول به آن پرداخته می‌شود. به عنوان مثال، شما خواهید دید که چگونه یک حلقه تکرار ساده در زبان C می‌تواند با چند دستور اسمبلی بسیار سریع‌تر اجرا شود، به خصوص در عملیات ماتریس یا پردازش سیگنال. هر بخش از دوره با تمرین‌های عملی و چالش‌های کدنویسی همراه است تا اطمینان حاصل شود که شما مهارت‌های لازم را به خوبی فرا می‌گیرید و می‌توانید آن‌ها را در موقعیت‌های واقعی به کار ببرید.

یکی از نمونه‌های عملی که در دوره به آن می‌پردازیم، پیاده‌سازی یک تابع فاکتوریل است. در حالی که در زبان‌های سطح بالا به راحتی با یک حلقه یا بازگشتی (recursion) می‌توان آن را نوشت، پیاده‌سازی آن در اسمبلی نیازمند درک دقیق نحوه مدیریت پشته برای فراخوانی توابع و بازگشت از آن‌ها است. این مثال نشان‌دهنده اهمیت مدیریت دقیق حافظه و کنترل جریان در برنامه‌نویسی سطح پایین است.

همچنین، در طول دوره بر اهمیت مستندسازی کد و استفاده از کامنت‌گذاری مناسب تأکید می‌شود. هرچند اسمبلی زبانی سطح پایین است و خواندن آن دشوار به نظر می‌رسد، اما با رعایت اصول کدنویسی تمیز و کامنت‌های واضح، می‌توان کدهایی نوشت که هم کارآمد باشند و هم قابل فهم برای دیگران.