\documentclass[12pt]{article}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[polish]{babel}
\usepackage[a4paper,margin=2.0cm]{geometry}
\usepackage{array}
\usepackage{tabularx}
\usepackage{xcolor}
\usepackage{listings}
\usepackage{hyperref}
\usepackage{fancyhdr}
\usepackage{lastpage}
\usepackage{enumitem}

\definecolor{accent}{HTML}{16324A}
\definecolor{accentlight}{HTML}{EEF3F7}
\definecolor{rulegray}{HTML}{D7DEE5}
\hypersetup{colorlinks=true,linkcolor=blue,urlcolor=blue,citecolor=blue}
\IfFileExists{build-meta.tex}{\input{build-meta.tex}}{\newcommand{\BuildCommit}{local}}
\newcommand{\PublisherDomain}{mpabi}
\newcommand{\DocumentAuthor}{M. Pabiszczak}
\newcommand{\DocumentYear}{2026}
\newcommand{\CardArea}{inf}
\newcommand{\CardSeries}{rv32i-freertos}
\newcommand{\CardNumber}{01}
\newcommand{\CardCount}{??}
\newcommand{\CardSlug}{heap4}
\newcommand{\CardVersion}{v0.1}
\newcommand{\DocumentKey}{\PublisherDomain/\CardArea/\CardSeries/\CardNumber/\CardSlug/\CardVersion}
\newcommand{\DocumentUUID}{4654524c-73f2-46df-83a3-d448ba6d6c5a}
\renewcommand{\lstlistingname}{Listing}
\renewcommand{\lstlistlistingname}{Lista listingów}

\lstset{basicstyle=\ttfamily\small,columns=fullflexible,keepspaces=true,frame=single,breaklines=true,showstringspaces=false,numbers=left,numberstyle=\tiny\color{accent},stepnumber=1,numbersep=8pt,backgroundcolor=\color{accentlight},rulecolor=\color{rulegray},captionpos=b}
\newcommand{\TaskSection}[4]{\section{Task #1: #3}#4\lstinputlisting[language=C,caption={Task #1: #3},label={lst:task#1-c}]{../src/tasks/#2.c}\lstinputlisting[basicstyle=\ttfamily\scriptsize,caption={ASM dla task #1},label={lst:task#1-asm}]{../build/#2/#2.s}}

\pagestyle{fancy}
\fancyhf{}
\lhead{\textbf{FreeRTOS: heap\_4}}
\rhead{\small \DocumentAuthor, \DocumentYear}
\lfoot{\scriptsize commit \BuildCommit}
\cfoot{\scriptsize \thepage/\pageref{LastPage}}
\rfoot{\scriptsize uuid \DocumentUUID}
\renewcommand{\headrulewidth}{0.4pt}
\setlength{\headheight}{18pt}
\setlength{\footskip}{24pt}

\begin{document}
\sloppy
\noindent
\begin{tabular}{@{}lp{0.72\textwidth}@{}}
Project: & FreeRTOS: \texttt{heap\_4} \\
Subject: & Informatyka \\
Level: & 1, Zakres Podstawowy, PP \\
Topic: & dynamiczna alokacja pamięci, lista wolnych bloków, scalanie bloków \\
Revision date: & 02.05.2026 \\
Status: & Draft \\
Card in series: & \small\texttt{\CardNumber/\CardCount} \\
Card version: & \small\texttt{\CardVersion} \\
Card key: & \small\texttt{\DocumentKey} \\
UUID: & \small\texttt{\DocumentUUID} \\
Commit: & \small\texttt{\BuildCommit} \\
Scope: & pierwsza karta serii FreeRTOS; model dydaktyczny mechaniki \texttt{heap\_4.c} \\
Files used: & \small
\begin{tabular}[t]{@{}l@{}}
Task01: \texttt{task01\_heap\_map.c} \\
Task02: \texttt{task02\_free\_list.c} \\
Task03: \texttt{task03\_heap\_init.c} \\
Task04: \texttt{task04\_alignment.c} \\
Task05: \texttt{task05\_malloc\_first\_fit.c} \\
Task06: \texttt{task06\_split\_block.c} \\
Task07: \texttt{task07\_free\_insert.c} \\
Task08: \texttt{task08\_coalescing.c} \\
Task09: \texttt{task09\_config\_macros.c} \\
Task10: \texttt{task10\_heap4\_demo.c} \\
Common: \texttt{heap4\_common.h} \\
Runtime: \texttt{memops.c} \\
Startup: \texttt{crt0.S}
\end{tabular}
\end{tabular}

\vspace{0.8em}
\noindent\rule{\textwidth}{0.5pt}

\section{Cel}
Ta karta zaczyna serię FreeRTOS od \texttt{heap\_4}, ponieważ ten plik jest
naturalnym pomostem po kartach z języka C. Wymaga wskaźników, tablic,
struktur, listy jednokierunkowej, \texttt{static}, \texttt{typedef}, makr oraz
arytmetyki adresów, ale nie wymaga jeszcze schedulera, przerwań ani
uruchamiania tasków.

Przykłady są małym modelem edukacyjnym mechaniki \texttt{heap\_4.c}. Nie są
kopią pliku upstream FreeRTOS. Na RV32I wyniki są zapisywane w globalnych
zmiennych \texttt{volatile}; \texttt{printf} jest dostępny wyłącznie w wariancie
hostowym przez flagę \texttt{-DHOST\_PRINTF=1}.

\lstinputlisting[language=C,caption={Wspólny nagłówek dla karty \texttt{heap\_4}},label={lst:common-h}]{../src/tasks/heap4_common.h}

\subsection{\texttt{static inline} w nagłówku}
Helpery z Listingu~\ref{lst:common-h} są zapisane jako \texttt{static inline},
bo każdy task jest osobnym programem i dołącza ten sam nagłówek. \texttt{static}
daje prywatną kopię funkcji w każdym pliku \texttt{.c}, a \texttt{inline}
pozwala kompilatorowi wstawić krótkie obliczenia, takie jak wyrównanie rozmiaru
lub sprawdzenie bitu alokacji, bez kosztu zwykłego wywołania funkcji.

\section{Mapa karty}
\begin{tabularx}{\textwidth}{|p{2.1cm}|X|}
\hline
Task & Temat \\
\hline
1 & Mapa pojęć: obszar sterty, nagłówek bloku i bit alokacji. \\
\hline
2 & Lista wolnych bloków jako lista jednokierunkowa. \\
\hline
3 & Inicjalizacja sterty, pierwszy wolny blok i wartownik końca listy. \\
\hline
4 & Wyrównanie rozmiarów żądań i adresu początku sterty. \\
\hline
5 & Pierwszy pasujący blok, czyli zasada \texttt{first fit}. \\
\hline
6 & Podział dużego bloku na część przydzieloną i pozostały blok wolny. \\
\hline
7 & Zwracanie bloku i wstawianie go do listy według adresu. \\
\hline
8 & Scalanie sąsiednich wolnych bloków. \\
\hline
9 & Makra konfiguracyjne oraz hostowy \texttt{TRACE\_PRINTF}. \\
\hline
10 & Mini-demonstracja sekwencji \texttt{malloc/free}. \\
\hline
\end{tabularx}

\TaskSection{01}{task01_heap_map}{mapa \texttt{heap\_4}}{Listing~\ref{lst:task01-c} pokazuje nagłówek bloku, wyrównanie rozmiaru i bit oznaczający blok zajęty.}
\TaskSection{02}{task02_free_list}{lista wolnych bloków}{Listing~\ref{lst:task02-c} przechodzi po liście wolnych bloków i liczy sumę dostępnej pamięci.}
\TaskSection{03}{task03_heap_init}{inicjalizacja sterty}{Listing~\ref{lst:task03-c} tworzy pierwszy wolny blok oraz końcowy znacznik listy.}
\TaskSection{04}{task04_alignment}{wyrównanie}{Listing~\ref{lst:task04-c} pokazuje, dlaczego alokator zaokrągla rozmiary i adres początku sterty.}
\TaskSection{05}{task05_malloc_first_fit}{\texttt{first fit}}{Listing~\ref{lst:task05-c} wybiera pierwszy wolny blok wystarczająco duży dla żądania.}
\TaskSection{06}{task06_split_block}{podział bloku}{Listing~\ref{lst:task06-c} zostawia resztę dużego bloku na liście wolnych bloków.}
\TaskSection{07}{task07_free_insert}{\texttt{free} i wstawianie}{Listing~\ref{lst:task07-c} zwraca blok do listy tak, aby lista pozostała posortowana po adresach.}
\TaskSection{08}{task08_coalescing}{scalanie bloków}{Listing~\ref{lst:task08-c} scala blok z lewym i prawym sąsiadem, gdy adresy są ciągłe.}
\TaskSection{09}{task09_config_macros}{makra konfiguracyjne}{Listing~\ref{lst:task09-c} pokazuje małe odpowiedniki makr konfiguracyjnych FreeRTOS-a.}
\TaskSection{10}{task10_heap4_demo}{mini \texttt{heap\_4}}{Listing~\ref{lst:task10-c} łączy inicjalizację, alokację, zwalnianie i scalanie w jeden model.}

\section{Polecenia}
\begin{enumerate}[leftmargin=1.6em]
  \item Zbuduj kartę dla RV32I poleceniem \texttt{make tasks}.
  \item Zbuduj wariant hostowy poleceniem \texttt{make host}; wypisywanie działa tylko przez \texttt{HOST\_PRINTF}.
  \item W tasku 6 zmień próg \texttt{MIN\_SPLIT\_SIZE} i sprawdź, kiedy blok nie jest dzielony.
  \item W tasku 8 zmień rozmiary bloków tak, aby scalanie działało tylko z prawym sąsiadem.
  \item W tasku 10 dodaj większą alokację, która ma się nie udać, i zapisz status w nowej zmiennej \texttt{volatile}.
\end{enumerate}

\end{document}
