Organización De Computadoras Modo De Operación Simulador Pippin

Organización de Computadoras Modo de Operación Simulador Pippin

Introducción

Un simulador es una aplicación que recrea un ambiente donde se puede representar un evento o situación, que por su complejidad o costos es difícil observarlo de una manera directa.

Entre los objetivos de aprendizaje de la materia de Organización de Computadoras está lograr la comprensión de la Arquitectura de Von Neumann como base de la organización de computadoras; por esta razón se hace uso de los simuladores Pippin y SimuProc.

El simulador representa la arquitectura Von Neumann.

Este programa se ejecuta como una aplicación en línea, por lo que no requiere de un proceso de instalación y es software libre.

Descripción del Simulador

 El simulador posee un espacio en memoria y un conjunto mínimo de componentes con los que funciona un microprocesador (CU- Unidad de Control y la ALU - Unidad Aritmético Lógica).

 Para efectos didácticos la RAM se divide en dos partes, las direcciones iniciales de 0 a 110 permite almacenar las instrucciones de programa y las finales para los datos (W,X,Y,Z,T1,T2,T3 y T4). Las direcciones de memoria son de 16 bits, el registro de instrucciones es de 16 bits, por lo que el tamaño de la palabra es de 2 bytes.

 La CU se integra de un decodificador para interpretar las instrucciones y organizar los ciclos de instrucción, por un MUX para seleccionar la operación a ejecutar en la ALU.

 La ALU posee dos registros internos, por eso trabaja con el registro acumulador ACC. Los valores leídos de la memoria son puestos en ACC y las operaciones de suma son siempre hechas teniendo en cuenta el valor disponible en ACC y un valor de memoria. Posee dos registros internos que no son visibles desde el exterior.

 De manera complementaria existen dos registros más, el registro de instrucciones (IR) y el contador de programa (PC).

 Las líneas que comunican todos los componentes son los buses del sistema.

 Para operar el simulador se requiere de un programa y un conjunto de datos de entrada.

 El programa se escribe instrucción por instrucción a partir de la posición de memoria 0 y los datos de entrada se ingresan en las posiciones especiales (W,X,Y,Z,T1,T2,T3 y T4).

Conjunto de Instrucciones El conjunto de instrucciones del Simulador Pippin equivalen a las instrucciones del lenguaje ensamblador de un procesador real; aunque es un conjunto muy reducido, permite escribir programas que muestran el proceso dentro del procesador. Algunas de las instrucciones más relevantes son:

Operación SIGNIFICADO LOD R / LOD #X X -> A STO R Z -> Y NOP No operar HLT Fin del programa ADD R / ADD #X A + X -> A SUB R / SUB #X A – X -> A MUL R / MUL #X A * X -> A DIV R / DIV #X A / X -> A NOT NOT A - > JMP P Ir a posición P JMZ P Si A = 0 ir a posición P CPZ R/ CPZ #X X = 0 CPL R/ CPL #X X < 0

NOTA: El simulador solo soporta operaciones con números enteros en un rango de -128 a 127.

Instalación

Este programa se ejecuta como una aplicación en línea, por lo que no requiere de un proceso de instalación. La dirección web para acceder al Simulador Pippin es: http://www.course.com/downloads/computerscience/aeonline/applets/cpu-sim/CPUSim.html

Al entrar te puede enviar el siguiente mensaje es un programa confiable:

 Seleccionar Acepto los riesgos y deseo ejecutar esta aplicación  Seleccionar Ejecutar.

El simulador se ejecuta como un applet de Java, para lo cual necesita tener instalada una versión reciente de la máquina virtual de Java. En caso de que no la tenga instalada, puede descargar el Java SE Runtime Environment (JRE) de la web de Sun, instalarlo en el PC y luego reiniciarlo para actualizar los cambios.

En seguida aparecerá la siguiente pantalla del simulador:

Modo de ejecución El programa se puede ejecutar en modo continuo (Play) o en modo paso a paso (Step), para visualizar el resultado de cada instrucción ejecutada.

Además se puede visualizar datos e instrucciones en código binario (Binary) o en símbolos más legibles (Symbolic).

Aquí es interesante observar que la visualización en binario se la puede corresponder con el lenguaje máquina, donde tanto las instrucciones como datos se encuentran expresadas como códigos numéricos. Por otra parte, la visualización simbólica corresponde al lenguaje ensamblador del simulador, el cual es más sencillo de interpretar.

Modo de Operación

Para visualizar como el CPU ejecuta un conjunto de instrucciones se debe:

1. Cargar las instrucciones y datos del programa en memoria. 2. Ejecutará un programa en Pippin

Ejemplo 1:

Carga de instrucciones y datos del programa en memoria

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