Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/68509
Author(s): Bruno Miguel Barroso da Nova
Title: Tool to Support Computer Architecture Teaching and Learning
Issue Date: 2013-07-15
Abstract: Computer architecture is an important subject for informatics and electrical engineering courses, where students get to know how a CPU works internally.However, the students exhibit some difficulties in this subject.This is due to the lack of versatile educational tools that simulate the operation of a processor in an intuitive, integrated, graphical and configurable way.One of the most used processor architectures for teaching computer architecture is MIPS.The architecture has a few different versions, but the most used for teaching are the unicycle and the 5-stage pipeline.In this dissertation, an educational MIPS simulator, DrMIPS, is described.This tool simulates the execution of an assembly program on the CPU, step-by-step, and displays the status of the datapath graphically.Registers, data memory and assembled code are also displayed, and a "performance mode" for latencies and critical path analysis is also provided.Both unicycle and pipeline implementations are supported and the CPUs and their instruction sets are configurable. The pipeline implementation includes complete hazard detection and resolution.The tool seeks to help students to understand topics like the composition and operation of a datapath, pipelining, instruction encoding and processor measuring.It is available not only for PCs but also for Android tablets. None of the other existing tools have a version for Android and this is a platform that is becoming very popular.The tool supports multiple languages and is fairly intuitive and versatile on both platforms.
Description: A arquitectura de computadores é uma disciplina importante dos cursos de engenharia informática e electrotécnica, onde os estudantes ficam a conhecer como um CPU funciona internamente.No entanto, os estudantes demonstram algumas dificuldades nesta disciplina.Isto deve-se à ausência de ferramentas educativas versáteis que simulem o funcionamento de um processador de forma intuitiva, integrada, gráfica e configurável.Uma das arquitecturas de processadores mais usadas para o ensino de arquitectura de computadores é o MIPS.A arquitectura tem algumas versões diferentes, mas as mais usadas no ensino são as versões uniciclo e pipeline de 5 etapas.Nesta dissertação, um simulador educativo do MIPS, DrMIPS, é descrito.Esta ferramenta simula a execução de um programa em assembly no CPU, passo-a-passo, e mostra o estado do caminho de dados graficamente.Registos, memória de dados e código assemblado também são mostrados, e um "modo de desempenho" para análise de latências e caminho crítico é fornecido.Ambas as implementações uniciclo e pipeline são suportadas e os CPUs e seus conjuntos de instruções são configuráveis. A implementação pipeline inclui detecção e resolução completa de conflitos.A ferramenta pretende ajudar os estudantes a entender tópicos como a composição e funcionamento de um caminho de dados, pipelining, codificação de instruções e desempenho de processadores.Está disponível não só para PCs mas também para tablets Android. Nenhuma das outras ferramentas existentes tem uma versão para Android e esta é uma plataforma que está a ganhar bastante popularidade.A ferramenta suporta vários idiomas e é bastante intuitiva e versátil em ambas as plataformas.
Subject: Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
Scientific areas: Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
URI: https://repositorio-aberto.up.pt/handle/10216/68509
Document Type: Dissertação
Rights: openAccess
License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
Appears in Collections:FEUP - Dissertação

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