Конструктор модельных машин
В курсе ?Архитектура ЭВМ? есть такая тема: ?модельные машины?. Учебная трехадресная машина на (неофициальном) сайте практикума АЯ.
А на самом деле нужен конструктор, чтобы любые машины проектировать.
?Проект 0?
Написать на Python реализацию всех модельных машин, упомянутых в учебном пособии. Поначалу ? без использования GUI.
У УМ3 описана система команд (кажется, не полностью). Остальное надо допридумывать.
Машина должна поддерживать:
- Трассировку выполнения
- Пошаговый проход
На вход машине подается образ памяти (бинарный файл). Изготавливается из программы в 16-ричных (?) кодах путем простого перевода (написать программу). Можно упростить жизнь программисту, введя формат как в пособии:
адрес |
ячейка |
комментарии |
Адрес при этом избыточен, зато переход понятно куда писать. А программа для перевода может даже этот адрес проверять.
Впоследствии надо будет сделать еще и ассемблер.
?Проект 1?
- Глядя на проект 0, переписать код УМ-М таким образом, чтобы все архитектурно различные части (память, процессор, шина, регистры) лежали в отдельных модулях
- Потихоньку добавлять поддержку регистров, сопроцессора, периферии, еще чего-то в отдельных модулях
Что можно сконструировать
В машине может быть ( ![/!\](/moin_static197/modernized/img/alert.png "/!\"){kind=small}
TODO: выкинуть действительно лишнее, эшелонировать):
- Память:
- Память с абсолютными адресами
- Аппаратный стек с адресацией относительно вершины
- Регистры:
- Регистры общего назначения
- ?в т. ч. привязанные к ABI (акккумулятор и прочее)
- Вычисляемые регистры (SP, PC, Flags)
- Регистры общего назначения
- Инструкции:
- Фиксированной длины с заданным количеством адресов
- Переменной длины
- Автоинкремент/автодекремент
- Обращение к сопроцессору
- Обращение к внешнему устройству
- Прерывания
- Способы адресации:
- прямая абсолютная
- прямая относительная
- косвенная
- двойная косвенная
- Сопроцессор
- ABI по хранению FP
- Внешние устройства
- Печать
- Ввод
- ?Медленное? устройство для использования аппаратных прерываний"
- ?Быстрое? устройство для использования ПДП
- ПЗУ
Реализация
Никакого GUI, все программируется (например, на Python) с помощью API конструктора. Причем само объектное планирование API воссоздает архитектуру ЭВМ, в этом фишка!
Например, могут быть готовые модули, соответствующие подсистемам
- Память
- Побайтовая (для команд переменной длины и произвольных данных)
- Пословная (с указанием структуры слова, например, трехадресное), для машин с данными отдельно, командами отдельно
- Пословная с несколькими вариантами трактовки слова
- Регистры (отличаются тем, что их значение может измениться, даже если в команде они явно не заданы)
- Стек
- АЛУ
- Сопроцессор
- Внешние устройства
- Шина
- ПЗУ
- терминал
- Шина
Получится что-то вроде такого myComputer.py:
А вот какой-нибудь myFPU.py:
Означает, что смоделированный сопроцессор не работает с памятью, а работает только с регистрами
TBC