MikroSim - Википедия - MikroSim

MikroSim
	Скриншот MikroSim 2010
Оригинальный автор (ы)	Доктор Мартин Пернер из 0/1-SimWare
изначальный выпуск	1992, 27–28 лет назад
Стабильный выпуск	3.0.13 / 20 июня 2012 г.; 8 лет назад
Написано в	Visual Basic
Операционная система	Майкрософт Виндоус
Доступно в	английский, Немецкий
Тип	Компьютерное моделирование, Компьютерная архитектура
Лицензия	Бесплатное, условно-бесплатное ПО
Интернет сайт	www.mikrocodesimulator.de

MikroSim является образовательное программное обеспечение компьютерная программа для аппаратно-неспецифического объяснения общего функционирования и поведения виртуального процессор, работающий на Майкрософт Виндоус Операционная система. Устройства вроде миниатюрных калькуляторы, микроконтроллер, микропроцессоры, и компьютер можно объяснить на специально разработанных код инструкции на зарегистрировать уровень передачи контролируется последовательностями микро инструкции (микрокод ). На основе этого можно разработать Набор инструкций для управления виртуальной доской приложений на более высоком уровне абстракции.

Общий

Первоначально MikroSim разрабатывался как программное обеспечение для моделирования процессора, которое будет широко доступно в образовательных сферах. Поскольку работоспособность MikroSim начинается на основе разработки микрокода, определяемого как последовательность микрокоманд (микрокодирование) для виртуального устройство управления, намерение программного обеспечения заключается в первом приближении к имитатору микрокода с различными уровнями абстракций, включая возможности имитаторов ЦП и эмуляторов набора команд. В текущей версии программного обеспечения виртуальное приложение, управляемое микрокодом, может работать с собственными кодированными наборами команд. С MikroSim типичными и хорошо известными концепциями в области компьютерная инженерия подобно компьютерная архитектура и архитектура набора команд не обрабатываются специально, что было установлено с первых дней информационной эры и остается актуальным. Таким образом, программное обеспечение для моделирования получает вневременную бесплатную дидактическую выгоду, не ограничиваясь специальными разработками прошлого и будущего. Подробная документация и графический пользовательский интерфейс двуязычного приложения (GUI ) на немецком и английском языках, а также восходящая совместимость программного обеспечения, обеспечиваемая до некоторой степени операционной системой Microsoft Windows, являются причинами того, что с 1992 года оно является хорошо зарекомендовавшим себя ценным инструментом электронного обучения в области компьютерной инженерии для использования в образовательных целях.

История развития

Программное обеспечение основано на версии, написанной на Турбо Паскаль составлен для MS-DOS операционные системы, которые использовались в образовательных целях в компьютерной инженерии и Информатика на Филиппский университет Марбург (Германия) до 1992 года. Эта концепция была подхвачена Мартином Пернером во время его изучения физики (1990–95) летом 1992 года, переработана и преобразована в приложение для Windows, скомпилированное с помощью Microsoft. Visual Basic и работает на Windows 3.1x. Таким образом, в это время возник симулятор с огромными концептуальными улучшениями за счет использования новой функциональности и использования графического интерфейса пользователя MS Windows для поддержки композиции микрокода и отслеживания его обучающего воздействия. Усовершенствования инструмента электронного обучения под Windows до конца 1995 года поддерживались и продвигались Fachbereich Mathematik / Informatik Марбургского университета Хайнцем-Петером Гуммом.

Симулятор был награжден «European Academic Software Award 1994» в категории информатики в Гейдельберге (Германия) в ноябре 1994 года. В марте 1995 года симулятор был представлен на компьютерной выставке. CeBIT '95 в Ганновере на выставке «Hessischen Hochschulen». Между 1995 и 2000 годами симулятор был опубликован как «Mikrocodesimulator MikroSim 1.2» без каких-либо значительных улучшений. На этот раз инструмент получил награду в размере 1000 ЭКЮ от Европейского Союза в связи с «Европейским годом непрерывного обучения в 1996 году». В 1997 году программа была представлена на конкурсе «Мультимедийная передача’97» в рамках выставки «LearnTec’97».^[1] В своей предпоследней редакции симулятор был опубликован под названием «Mikrocodesimulator MikroSim2000», оптимизированный для MS Windows 95 32-битная операция.

В период с 2008 по 2009 год концепция симулятора была пересмотрена, переработана и продуманно расширена. Таким образом, он получил широкий спектр улучшений и расширений, не затрагивая успешные концептуальные аспекты возможностей моделирования микрокода в ядре. Для этой цели используется преимущество современной вычислительной системы, определяемой операционной системой и базовой вычислительной мощностью, чтобы расширить возможности моделирования MikroSim до уровня виртуальной платы приложений. MikroSim скомпилирован и оптимизирован для неограниченной совместимости и для максимально широкого распространения. MS Windows XP как 32-битная версия. Программа работает на всех 32- и 64-битных операционных системах MS Windows Vista и MS Windows 7. Таким образом, специальный режим совместимости с XP не требуется. С января 2010 года симулятор распространяется как «Mikrocodesimulator MikroSim 2010» компанией 0/1-SimWare.

Функциональность

Приложение Windows позволяет постепенно создавать виртуальное приложение, которое предопределено и не может быть изменено по своим функциям.

В режиме исследования можно оценить принцип работы и управление вновь добавленными компонентами, на которые влияет одна инструкция микрокода в пределах цикла. Ширина микроинструкций MikroSim составляет 49 бит. Одна микрокоманда выполняется в трех фазах трехфазного тактового генератора. Частичные фазы называются фазами «GET», «CALCULATE» и «PUT», вызывая выборку некоторого значения регистра, выполнение 32-битных вычислений и, наконец, сохранение результата расчета во внутреннем регистре CPU.

В режиме симуляции непрерывно выполняемые микрокоманды управляют центральным процессором симулятора в последующих циклах. Следовательно, внутренняя способность одной микрокоманды используется для адресации следующей микрокоманды в магазин управления. Хранилище управления, содержащее набор микрокоманд (обычно называемое «микрокодом»), содержит 1024 слова микрокоманд шириной 49 бит каждое.

Использование возможностей структурирования управляющего хранилища для адресного планирования микрокода и реализации циклически работающего машинного кода устный переводчик, который также запрограммирован в микрокоде, позволяет реализовать индивидуальные микрооперация последовательности, известные как машинные инструкции. Микрокод можно рассматривать как прошивка для MikroSim, который может быть изменен, сохранен и перезагружен из микрокода-ROM-файла.

В цикле выполнения микрокоманд ЦП, а также контроллер ввода / вывода подключаются к внешнему устройству оперативной памяти (ОЗУ) объемом 16 кбайт. Через устройство контроллера ввода-вывода связь с виртуальными устройствами ввода и вывода поддерживается Прямой доступ к памяти режим (DMA), Межинтегральная схема Подключение (I2C) и Прерывать функциональность запроса (IRQ). Порт вывода, дисплей, таймер, триггер события, цифро-аналоговый преобразователь, клавиатура и канал ввода / вывода данных предоставляются как виртуальное устройство IC для дидактического объяснения связи с внешними устройствами.

Симулятор микрокода использует восемь свободно используемых регистров шириной 32 бита каждый, соединенных с 32-битным арифметико-логическое устройство (АЛУ). Содержимое регистра может рассматриваться как целые числа со знаком или без знака, или как 32-битные. плавающая точка числа. Содержимое регистра можно легко просматривать, интерпретировать и побитно изменять с помощью встроенного редактора системных номеров.

32-битный ALU - ключевой блок центрального процессора. Он поддерживает 128 различных основных арифметических операций для целочисленных операций, управления прерываниями и арифметических операций с плавающей запятой.

Дидактический подход к вычислениям с плавающей запятой, который был введен аналогичным образом уже в начале 1940-х гг. Конрад Зузе, вводится с помощью элементарных операций подуровня для экспоненты и мантиссы, участвующих в ключевых операциях сложения / вычитания и умножения / деления. Набор мощных 32-битных арифметических команд с плавающей запятой в мантиссе и экспоненте для основных операций и элементарных аналитических функций при условии, как они реализованы в современных математических сопроцессорах. Здесь, при моделировании с помощью MikroSim, в идеале предполагается, что выполнение каждой поддерживаемой арифметической операции ALU требует только определенной продолжительности вычислений, независимо от сложности схемы, реально необходимой на практике.

Выполнением микрокоманд можно управлять на разных уровнях моделирования с разным временным разрешением:

На самом низком уровне симуляции симулятор поддерживает поэтапное выполнение фаз GET, CALCULATE и PUT. Обработка частичных фаз возможна с регулируемой задержкой для лучшей прослеживаемости.
На следующем верхнем уровне текущая микрокоманда выполняется в полных трехфазных часах без временной задержки. Непрерывное выполнение нескольких трехфазных тактовых циклов поддерживается в рамках так называемого цикла «выполнения приращения нагрузки» (LIE). Цикл LIE, рассматриваемый как интерпретатор, написанный в микрокоде, имеет функцию загрузки машинных инструкций, закодированных как байтовое значение из внешнего ОЗУ, и позволяет переходить последовательность микрокоманд к указанной подпрограмме микрокода для выполнения, заданной кодом операции, и возврата обратно к LIE. для получения следующей машинной инструкции.
На один уровень выполнения выше последовательность из нескольких машинных инструкций может выполняться до тех пор, пока не будет достигнута определяемая пользователем точка останова, которая помещается в последовательность машинного кода. Можно измерить время выполнения между точками останова. Таким образом, можно оценить производительность выполнения на уровне машины и микрокода.
На самом верхнем уровне моделирования имитатор микрокода непрерывно выполняет микрокоманды без прерывания. На этом уровне загружается машинная инструкция за машинной инструкцией. Итак, можно сосредоточиться на взаимодействии ЦП с внешними устройствами.

С помощью различных дополнительных опций можно подавить визуальную активность ЦП с целью увеличения скорости обработки, когда предлагается управление приложением посредством машинного программирования. Монитор показателей производительности, поставляемый с симулятором, позволяет пользователю измерять производительность обработки MikroSim и устанавливать ее в зависимости от вычислительной мощности оборудования симулятора, измеряемой в операций с плавающей запятой в секунду (ФЛОПЫ ) и инструкций в секунду (IPS).

С помощью так называемого '' Basic Assembler Tool for MikroSim '' MikroBAT простые программы можно разрабатывать на язык программирования ассемблер. Здесь все поддержали мнемоника языка программирования ассемблера определяются набором машинных инструкций, созданным пользователем самостоятельно на уровне микрокоманд. Дополнительный инструмент может переводить программу на языке ассемблера в Машинный код и данные и перенос двоичного кода во внешнюю RAM для последующего моделирования. Совместно с MikroBAT имитатор микрокода MikroSim поддерживает дидактическое введение в учебные аспекты технической информатики от вычислительной машины с переключателем до программируемого на ассемблере приложения.

Смотрите также

Литература

Гамм, HP; Соммер, М. (2009), «5,6», Einführung в die Informatik (на немецком языке) (8-е изд.), Мюнхен: Ольденбург, стр. 470–85, ISBN 978-3-486-58724-1.

внешняя ссылка

СМИ, связанные с MikroSim в Wikimedia Commons
«Микрокодезимулятор MikroSim 2010» (Официальный веб-сайт). 0/1-SimWare.

[1] Mikrocodesimulator - Награды и почести, DE: MikroSim, получено 5 декабря 2010.

[1]