Simulador de Computador Digital Binário Simples PC101

Bem-vindo ao Simulador PC101, um simulador educacional de um computador digital binário simples. Este projeto tem como objetivo proporcionar uma compreensão prática dos princípios básicos de arquitetura de computadores, incluindo registradores, memória, barramentos, periféricos e conjunto de instruções.

Autor: Wellington Wagner F. Sarmento

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Descrição do Projeto

O PC101 é um simulador que emula o funcionamento de um computador básico de 8 bits. Ele permite que os usuários escrevam programas em uma linguagem de programação simplificada chamada A101, montem o código e executem no simulador. A interface gráfica facilita a visualização dos componentes do computador, como registradores, memória e barramentos, e permite acompanhar a execução do programa passo a passo.

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Funcionalidades Implementadas

1. Registradores e Memória:

   • Registradores:
     • Acumulador (A): Registrador principal para operações aritméticas e lógicas.
     • Registradores B e C: Registradores auxiliares para armazenamento de dados.
     • Instruction Pointer (IP): Apontador para a instrução atual na memória.
   • Memória Principal:
     • 100 posições de 8 bits.
     • Dividida em área de código (endereços 0 a 69) e área de dados (endereços 70 a 99).

2. Barramentos:

   • Barramento de Endereços: Utilizado para acessar posições de memória e periféricos.
   • Barramento de Dados: Transferência de dados entre registradores, memória e I/O.
   • Barramento de Controle: Sinais de controle para operações de leitura, escrita e I/O.

3. Periféricos:

   • Display Simples: Exibe a saída dos programas ou valores dos registradores.
   • Teclado Numérico: Permite a entrada de valores para programas interativos.

4. Conjunto de Instruções:

   • Aritméticas:
     • LOAD: Carrega um valor imediato ou de um registrador para o acumulador A.
     • ADD: Soma um valor imediato ou de um registrador ao acumulador A.
     • SUB: Subtrai um valor imediato ou de um registrador do acumulador A.
     • INC: Incrementa o valor de um registrador.
     • DEC: Decrementa o valor de um registrador.
   • Desvios e Condicionais:
     • JMP: Salta para uma instrução específica.
     • JZ: Salta se o acumulador A for zero.
   • I/O:
     • IN: Lê um valor do dataBus para o acumulador A.
     • OUT: Escreve o valor do acumulador A no dataBus e atualiza o display.
   • Armazenamento:
     • STORE: Armazena o valor do acumulador A em um registrador ou na memória.

5. Processo de Programação e Execução:

   • A101: Linguagem programação simplificada para programação do PC101.
   • Montador: Traduz o código A101 em código de máquina e carrega na memória.
   • Execução:
     • Modo de execução completa ou passo a passo.
     • Possibilidade de visualizar a execução em tempo real.

6. Interface de Usuário:

   • Controles:
     • Montar Código: Monta o código A101 e carrega na memória.
     • Carregar Programa: Prepara o simulador para a execução.
     • Executar Programa: Executa todo o programa de uma vez.
     • Executar Instrução: Permite a execução passo a passo.
     • Resetar Simulador: Reinicia o simulador para o estado inicial.
   • Visualizações:
     • Registradores: Exibe o valor atual de A, B, C e IP.
     • Memória: Mostra o conteúdo da memória principal.
     • Barramentos: Indica os valores presentes nos barramentos de dados e endereços.
     • Console de Log: Exibe mensagens e logs durante a montagem e execução.
     • Display e Teclado: Permitem interação com o programa através de I/O.

Funcionalidades para Implementar

• Carregar arquivo na linguagem A101 com extensão .a101;
• Separar o código do Montador A101 do simulador;
• Mostrar somente as regiões de memória utilizadas pelo programa na interface gráfica do siimulador.
• Melhorar o layout da interface gráfica dosimulador;
• Integrar um editor de código que mostre a numeração das linhas;
• Carregar exemplos já prontos de códigos em A101 para o ambiente de edição de código;
• Criar uma barra de progresso para fluxo de simulação conforme pode ser visto abaixo:

Note

(1) Carga do Código Fonte =>
(2) Montagem do Código de Máquina =>
(3) Carga do Programa na Memória Principal (Program Loading) =>
(4) Execução do Código =>
(5) Parada da Execução

• Relacionar o teclado virtual do simulador ao teclado numérico físico;

1. Escrever o Código A101:

   • Utilize o editor de código para escrever programas na linguagem A101.

   • Exemplo simples de programa:

     /* Programa: Soma de 2 com 10 */
     
     LOAD 2;      // Carrega 2 no acumulador A
     ADD 10;      // Soma 10 ao acumulador A
     STORE B;     // Armazena o resultado em B
     OUT;         // Exibe o resultado no display

2. Montar o Código:

   • Clique no botão "Montar Código" para montar o programa.
   • Verifique o console de log para mensagens de sucesso ou erro.

3. Carregar o Programa:

   • Após a montagem bem-sucedida, clique em "Carregar Programa" para carregar o programa na memória.

4. Executar o Programa:

   • Execução Completa: Clique em "Executar Programa" para executar o programa inteiro.
   • Execução Passo a Passo: Clique em "Executar Instrução" para executar instrução por instrução.

5. Interagir com o Programa:

   • Utilize o teclado para inserir valores quando o programa solicitar (instrução IN).
   • O display será atualizado automaticamente quando o programa executar a instrução OUT.

6. Visualizar o Estado do Simulador:

   • Acompanhe os valores dos registradores, memória e barramentos durante a execução.
   • O console de log fornece informações detalhadas sobre cada instrução executada.

7. Resetar o Simulador:

   • Para iniciar um novo programa ou reiniciar o simulador, clique em "Resetar Simulador".

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Arquivos do Projeto

• pc101.js: Implementação do processador, memória, barramentos e conjunto de instruções.
• interface.js: Lida com a interface gráfica, eventos do usuário e interação com o pc101.js.
• pc101.html: Arquivo HTML que compõe a interface gráfica do simulador.
• teste.a101: Exemplo de programa escrito em A101 para testes.

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Requisitos Técnicos

• Navegador Web: O simulador é executado em um navegador web moderno que suporte JavaScript.
• Sem Dependências Externas: Não requer instalação de bibliotecas ou softwares adicionais.

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Observações Adicionais

• Objetivo Educacional: Este simulador foi desenvolvido com fins educacionais para auxiliar no aprendizado de arquitetura de computadores e programação.
• Extensibilidade: O código foi estruturado de forma modular para facilitar futuras extensões ou modificações, como a adição de novas instruções ou periféricos.
• Feedback e Contribuições: Feedbacks são bem-vindos. Se você deseja contribuir para o projeto, sinta-se à vontade para entrar em contato.

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Licença

Este projeto é disponibilizado sob a licença MIT. Veja o arquivo LICENSE para mais detalhes.

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Obrigado por utilizar o Simulador PC101! Esperamos que ele seja uma ferramenta útil em seus estudos e experimentos.