Rajapintamäärittely 09.02.2004 18:57

TTK-91 simulaattori ohtu-projektina

Yleiskuva

Tehdä uusi ttk-91 –koneen simulaattori, joka korvaa Koksi-simulaattorin tito-kurssin apuvälineenä.

Ryhmät: MALAN (Antti Tevanlinna), KOSKI (Raine Kauppinen)

Asiakas: Teemu Kerola

Perustavoitteet

• sopii hyvin tito-kurssin tarpeisiin (päätavoite)
• suorittaa kaikki vanhat, olemassa olevat ttk-91 ohjelmat
• konekäskyjen syntaksi ja semantiikka Häkkisen prujun ja Pascal-koodin mukaisesti
• toimii sekä Windows että Linux ympäristössä (erityisesti myös Windows XP:ssä)
• useampi palikka
• ohjelman valinta (lue levyltä) (nimeltään siis valinta, ei lataus kuten Koksissa)
• assembler kääntäjä (plus implisiittinen ”linkittäjä”)
• lue ohjelma levyltä (prog.k91)
• talleta binääri levylle (prog.b91)
• lataus (binäärin kopiointi ttk-91 koneen muistiin, rekistereiden alustus)
• suoritus (simulointi) erilaisten optioiden mukaisesti
• esim. käsky kerrallaan, seuraavaan I/O:hon asti, …
• debugger ympäristö (optioiden mukaisesti)
• debugger-käyttöliittymä englanniksi
• vähintään: helppoa lisätä uusi kieli (suomi, ruotsi) myöhemmin
• puhdas käännös ja suoritus -käyttöliittymä trainer2:sta varten (ks. alla) englanniksi
• vähintään: helppoa lisätä uusi kieli (suomi, ruotsi) myöhemmin
• graafinen suoritusaikainen suorituksen emulointi debuggerissa
• näytä kunkin käskyn jälkeen rekistereiden (mitkä kaikki?) ja muistin sisältö
• muistin näytössä (myös?) erikseen koodi ja datasegmentit
• ttk-91 ohjelmien editoinnin voi jättää pois
• dokumentointi englanniksi (tai suomeksi ja englanniksi)
• ttk-91 koneen speksit
• käyttöohje
• erillinen (voidaan linkata omalla www-linkillä)
• myös on-line (simulaattorin sisältä aktivoitavissa)
• liitteet (operaatiokoodit, jne)
• simulointikoodi helposti luettavissa
• tunnukset ja kommentit englanniksi
• koko koodi näytetään/esitellään tito-kurssilla
• helppo ylläpitää ja päivittää (esim. konekäskyn lisäys)
• mahdollisuus käyttää automaattisesti tarkistettavien harjoitustöiden yhteydessä
• myöhemmin tehtävä (ohtu K05?) trainer2 liitäntä
• sekä kääntäjässä että simulaattorissa sopiva ydin, jota voidaan ajaa serverillä
• syötteet merkkijonoja (ei tiedostonimiä): koodi, data
• tuloste merkkijonona (voi olla html:ää)
• kääntäjän ja simulaattorin ytimet string-arvoisia funktioita
• toinen käyttöliittymä (ks. Kuva 1) vain suoritusta ja tulostusta varten
• ytimet voidaan ajaa serverillä
• sama rajapinta (pinnat?) molemmilla ryhmillä (Tevanlinna & Kauppinen)
• ryhmät suunnittelevat ja sopivat
• poikkeustilanteet huomioitu (esim. käännös ei onnistunut)

Kuva 1. Pelkkä ohjelmien käännös ja suoritus (esim.)

 

Lisää tavoitteita

• toimii myös itseään muuttaville ohjelmille
  • koodisegmenttiä saa manipuloida load/store-käskyillä    
  • muutettu konekäsky tulostuu debuggerissa oikein (konekäskynä, jos laillinen)
• muistista näkyy rinnakkain sekä source code että numeerinen arvo (hex, kentittäin?)
• nykyhakemiston käsite mukaan
• optiot (esim. muistin koko)?
• SHRA-käsky (aritmeettinen siirto oikealle)
• levy I/O
• tiedostonimi default (input/output) tai käyttöliittymästä?
• laiteajurin kutsu SVC:n avulla kuten luennolla 9
• graafinen käskyn suoritussyklin animointi (haluttaessa, ei aina)
• näytä käskyn suorituksen aikana
• mitä suorittimella tapahtuu (PC, IR, TR, MAR, MBR, …)?
• siirrä PC MAR:iin, odota, siirrä MBR IR:ään, …
• mitä väylällä tapahtuu (karkealla tasolla, leikkiprotokollan mukaisesti)
• ei tikra-kurssin tasolla (todellinen väyläprotokolla)
• laiteajurin toiminnan animointi laiterekisteritasolla
  • mukana olevat (automaattisesti linkitetyt) laiteajurit kuten luennolla 9?
  • suora I/O?
  • epäsuora I/O?
  • DMA I/O?

Standardeja

Binääritiedosto prog.b91

• tekstitiedosto
  • välierottimena blanko, tab-merkkejä 1 tai useampi
  • rivierottimena "\r\n" "\r", tai "\n"
• koodi: kokonaisluku per rivi
• data-alue: alkuosoite
• pinon alkuosoite (SP:n alkuarvo, eli ens. vapaan muistipaikan alkuosoite)
• symbolitaulu: symbolin nimi, arvo
• Sum.dmp (vanha memory dumppi käännöksen jälkeen)

0:	52428801	3:1:0:0:1	SUM	IN R1, =KBD ; ohjelma alkaa
1:	18874378	1:1:0:0:10		STORE R1, LUKU
2:	572522503	34:1:0:0:7		JZER R1, DONE ; luvut loppu?
3:	36175883	2:1:1:0:11		load R1, SUMMA ; Summa <- Summ
4:	287834122	17:1:1:0:10		ADD R1, LUKU
5:	18874379	1:1:0:0:11		STORE R1, SUMMA ; summa muuttuj
6:	538968064	32:1:0:0:0		JUMP SUM
7:	36175883	2:1:1:0:11	DONE	LOAD R1, SUMMA ; tulosta summa
8:	69206016	4:1:0:0:0		OUT R1, =CRT
9:	1891631115	112:6:0:0:11		SVC SP, =HALT
10:	0	0:0:0:0:0
11:	0	0:0:0:0:0

Uusi binääriformaatti

___code___           (varattu sana, 3 alaviivaa molemmin puolin  )
0 9                          (koodialueen alku ja loppu eli init FP)  
52428801               (koodialue)
18874378
572522503
36175883
287834122
18874379
538968064
36175883
69206016
1891631115
___ data___          (varattu sana)
10 11                     (data-alueen alku ja loppu eli init SP) 
0                            (data-alue)
0
___symboltable___          (varattu sana)
luku 10                            (symbolitaulu)
summa 11
___end___                                    (varattu sana )

Rajapinta Trainer2:sta varten

• int string compileAndRun (string prog, string data)
  • palauttaa 0, jos OK
  • palauttaa 1, jos käännösvirhe
  • palauttaa 2, jos ajoaikainen virhe

Syötteet:

• ohjelma: merkkijono .k91 formaatissa
  • symbolisen konekielen avainsanoissa pienillä/isoilla kirjaimilla ei väliä
  • pienillä/isoilla kirjaimilla ei ole väliä
  • rivinvaihtona kelpaa  "\r\n" "\r", tai "\n".
  • esim. luettuna prog.k91
  • esim. luettuna käyttöliittymäikkunasta
  • ei tarvita prog.b91 formaatin mukaista sopivuutta
• data: merkkijono lukuja (rajoitin blanko, NL, LF, tab..)
  • luettu käyttöliittymäikkunasta
  • luettu syötetiedostosta

Tuloste:

• kääntäjän tulosteet (virheilmoitukset tai OK) string getCompOutput()
• ohjelman tulosteet string getOutput()
  • merkkijono lukuja, jotka voi tulostaa ikkunassa
  • rajoittimena NL, LF
• järjestelmän tila lopuksi
  • rekistereiden arvot int [] getDevRegs()
    • rekistereiden R0.. R7 nykyarvot kokonaislukuina
  • int getReg(string R)
    • tulos laiterekisterin arvo kokonaislukuna
    • R:  R0, R1, ..., R7, SP, FP, IR, TR, PC, PCprev, IRprev
  • muistin sisältö
    • koodialue dumppi      int [] getMem: int getMemLoc(int i)
      • tekstimuotoinen
      • osoite kokonaisluku kentät käsky tekstinä
    • data-alue dumppi        int [] getData, int getDataLoc(int i)
      • tekstimuotoinen
      • osoite arvo
  • symbolitaulu          symboltable getSymbolTable(), int getSymbol(string S)
    • hashtable symboltable
      • alkiot: string, int
  • suorituksen tila       
    • int getStatus()
      ( suoritustila tällä hetkellä)
      • 0  ohjelman suoritus vielä kesken, kaikki OK
      • 1  SVC SP, =exit, eli ohjelma päättyi normaalisti
      • 2  bad SVC call
      • 3  device interrupt
      • 11 integer overflow
      • 12 divide by zero
      • 13 unknown instruction (bad opcode)
      • 14 unknown instruction (bad data access mode M)
      • 15 forbidden memory address
      • syiden koodaus vielä kesken??
    • int getInterruptsDisabledState()
      • 0 not disabled
      • 1 disabled
    • int getComparisonStatus()
      • -1 less
      • 0 equal
      • 1 greater
    • int getLimit()
      • palauttaa muistin koon

Muut metodit käännös- ja simulointikoneelle?

• string executeOneInstruction(...)
• etc

Levy I/O

• IN Rj,=STDIN
• OUT Rj, =STDOUT
• STDIN on oletusarvoisesti ”stdin” nykyhakemistossa. Sitä voidaan vaihtaa käyttöliittymässä. Sama STDOUT:ille.
• parametreja nykyhakemisto, STDIN, STDOUT voisi myös vaihtaa uusilla valekäskyillä
• HOMEDIR DEF MyHomeDir
• STDIN DEF MyInputFileName
• STDOUT DEF MyOutputFileName
• MEMSIZE DEF MyTTK91MemSize (default 512)
• ….?????....

 

Uusien vakiosymbolien arvoja

SHRA 0x1B eli 27
STDIN 6
STDOUT 7

KBD 1 (vanhoja, mutta ei kunnolla dokumentoituja)
CRT 0
muut vakiosymbolit löytää .dmp tiedostojen avulla...

---

">Teemu Kerola