Tutorial do ProcSim

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FACULDADE INDEPENDENTE DO NORDESTE – FAINOR
CARLOS SÉRGIO PEREIRA 
HUMBERTO LEONE
TUTORIAL PROCSIM VERSÃO 2.0
VITÓRIA DA CONQUISTA 
AGOSTO DE 2013
CARLOS SÉRGIO PEREIRA
HUMBERTO LEONE
TUTORIAL PROCSIM VERSÃO 2.0 
  					Trabalho desenvolvido durante a disciplina 
					Arquitetura e Org. de Computares II, como 
					parte da avaliação referente a 1ª unidade 
					do 4º semestre.
					Professor(a): Críjina Chagas
VITÓRIA DA CONQUISTA
AGOSTO DE 2013
Sumário
Introdução										02
Componentes do ProcSim								02
Simulando no ProcSim								05
INTRODUÇÃO
	O ProcSim (ProcessorSim) é um programa que permite visualizar uma simulação de circuitos internos de um processador . Nele é possível executar um pedaço de código em Assembly mostrando a sua execução internamente do processador em forma de animação. O ProcSim foi desenvolvido em inglês e em Java e para a sua execução é necessário a plataforma Java instalada no computador. Este programa já vem pré-programado para simular a execução de instruções no processador MIPS R2000. Outras diferentes arquiteturas podem ser criadas ou carregadas usando um formato XML em conjunto com um designer gráfico no programa. Nesse tutorial será mostrado os componentes do programa e suas finalidades, mas o foco maior será dado a edição de instruções em Assembly e a simulação dessas instruções em um caminho de dados do processador MIPS R2000.
COMPONENTES DO PROCSIM
	
	A seguir será apresentado o ambiente de trabalho do ProcSIm, mostrando qual o objetivo de cada ferramenta do programa (Assembly Code, Processor Architecture, Start Simulation e as demais ferramentas).
	Ao executar o programa você vai se deparar com esta tela que é a tela principal do programa e é a partir dela que serão executadas todas as etapas necessárias para simular o caminho de dados de uma instrução MIPS. 
	
	A tela ao fundo denominada “ProcSim Console”, mostra o processo de execução de todo o programa, seja no momento da edição do código em Assembly, na edição do caminho de dados ou na execução da animação. Nele é possível detectar erros que talvez venham a aparecer no momento de uma das tarefas que estão sendo realizadas.
	Ao clicar na opção “Assembly Code...” abrirá uma nova janela. Nela é possível criar instruções em Assembly, editar instruções ou abrir instruções já editadas anteriormente. O programa já vem com 8 instruções que podem ser usadas pelo usuário. Basta clicar em “File”, “Open”, a seguir irá abrir o local onde as instruções estão localizadas, clicar em uma delas (arquivo.asm) e abrir.
	A opção “Processor Architecture...” te levará para uma nova janela, nela é possível a edição da arquitetura que será utilizada pelo usuário. Assim como os códigos em Assembly, o programa já vem com 5 caminhos de dados diferentes que podem ser utilizados para a execução das instruções ou podem ser editados para serem usados em outras arquiteturas de processadores.
	A opção “Start Simulation” é usada para executar a simulação do código em Assembly escolhido pelo usuário. Esses três painéis à direita têm funções, respectivamente, de controlar a execução, mostrar o valor dos registradores e mostrar a instrução que está sendo executada. Esses painéis, assim como outros detalhes serão mencionados mais a frente de forma detalhada.
SIMULANDO NO PROCSIM
	Para melhor entendimento do programa será tomado como exemplo um código que envolva todos os formatos de instruções (Tipos R,I e J) . Dessa forma será mostrado passo a passo como é a edição do código e a simulação no ProcSim.
	O código que iremos executar é o seguinte:
	li $s0, 0		#Carrega o valor 0 em $s0
	li $s1 4	 #Carrega o valor 4 em $s1
	li $s2 2		#Carrega o valor 2 em $s2
	addi $t0, $s1, 1 	#$s35
	sw $t0,0($s0)	#$s05
	loop:	beq $s2, $s1,exit	#Se $s2=$s1 vai para exit
		lw $t1,0($s0)		#$t15
		sub $s1, $t1, $s1	#$s1$t1-$s1
		add $s1, $s1, $s1	#$s1$s1+$s1
		j loop			#Volta para loop
	exit:				#Finaliza a instrução caso $s2=$s1
	
	
	Primeiramente abra a tela para a edição do código (clique em Assembly Code). Logo após vai aparecer uma tela com um código já inserido. Clique em (File –> New) para editar um novo código. 
	O programa vai perguntar se você quer salvar as mudanças no código atual “Salve changes before creating news?”, clique em “No”.
 
	Após isso salve o código que você vai editar como neste exemplo: (Nome.asm). A extensão .asm é necessária para que o programa possa reconhecer o arquivo que foi gerado. Teremos então uma tela em branco para poder editar o nosso código.
	Agora é só começar a editar o código. Para melhor entendimento foi colocado o código completo explicando cada detalhe do código.
	Para inserir qualquer comentário sem interferir no código é necessário colocar “#” como mostrado na figura a seguir. Os comentários são importantes para o programador saber o que há de mais importante no código e serve também para saber para o que serve determinadas linhas de instrução.
	A parte destacada a seguir, tem a mesma finalidade do “li”, ou seja, para carregar um valor em um registrador é necessário colocar ‘.register’, o registrador ao qual irá carregar o valor “$s0” e o valor a ser carregado “0”.
	Nas demais instruções não há mudanças para o formato original, ou seja, você pode usá-las da maneira como os livros didáticos ensinam:
addi – instrução imediata, faz um cálculo de um novo valor (soma) sem a necessidade de carregar um registrador para efetuar o cálculo;
sw – carrega um valor do registrador para a memória de dados;
loop – rótulo usado para o laço de repetição;
beq – rotula o endereço a ir caso a os dois valores sejam iguais;
lw – carrega um valor da memória de dados para um registrador no banco de registradores;
sub - para cálculo de dois valores (subtração);
add – para cálculo de dois valores (adição);
j – indica o endereço de rótulo a ir após realizar todas as instruções do laço de repetição;
exit – rótulo usado para finalizar o programa.
	Após editar o código, clique em “File Save” para salvar a edição realizada e depois clique em “Assemble” para compilar o código. Caso tenha algum erro o programa vai mostrar a seguinte mensagem “Assemble Fail”, é necessário, então, verificar o código e corrigir o erro. Caso apareça a mensagem “Assembre Succeded”, o programa foi compilado sem erros e já pode ir para a simulação.
	Clique em “Done”, logo após aparecerá uma mensagem perguntado se você quer salvar as alterações. Clique em “Yes” e depois em “Start Simulation” para iniciar a simulação.
	Na tela seguinte que irá aparecer, é possível observar três painéis que ficam à direita e que tem as seguintes finalidades:
		 Painéis
Control Panel – Para dar início “Start Execution”, pausar “pause” ou parar “Stop” a simulação. Também pode aumentar ou diminuir a velocidade de execução “Speed: Super – Instant”. Nele é possível escolher os outros painéis, como o “Registers”, “Main Memory” e “Instruction Memory” que iremos falar a seguir;
Register – Mostra o valor dos registradores em cada linha de instrução;
Instruction Mamory – Mostra qual linha de instrução está sendo executado no momento.
Clicando em “Main Memory” aparecerá o quarto painel, que mostra o valor guardado na memória de dados, caso tenha sido realizada uma instrução para isso.
	Por fim o programa apresentará a tela seguinte, mas o caminho de dados que aparece não é o que iremos usar. Para escolher o caminho de dados completo é necessário clicar em “File Open Sim “. Escolha o arquivo que tenha o nome “MIPS R2000 5 all jmp and addi” e clique em abrir.
	. Dessa forma você irá executar a instrução no caminho de dados completo como o que aparece a seguir. Infelizmente a tela não aparece com o tamanho real do caminho de dados. A partir daí é só clicar em “Star Execution” no primeiro painel e verificar se o caminho de dados e os valores que certamente aparecerão, estão de acordo com o código que você criou.