1 auteursomgeving voor digitale componenten sim-pl ben bruidegom wouter koolen-wijkstra amstel i...
TRANSCRIPT
![Page 1: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Auteursomgeving voor Digitale Componenten
SIM-PL
Ben Bruidegom
Wouter Koolen-Wijkstra
AMSTEL INSTITUUTFACULTEIT DER NATUURWETENSCHAPPEN,WISKUNDE EN INFORMATICAUNIVERSITEIT VAN AMSTERDAM
![Page 2: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/2.jpg)
2 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Inhoud
Digitale Componenten Demo Editor Simulator Harvard Processor Toepassing Nabeschouwing
![Page 3: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/3.jpg)
3 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Objecten: Digitale Componenten
Hardware met alle in/uitgangen 0 of 1
Complexiteit Van poort tot processor Hiërarchische compositie
Timing Synchroon v.s. asynchroon
Functionaliteit Combinatorisch v.s.
geheugenfunctie NAND-poort
16 bit register
Flipflop
Register-file16 Registers van 16 bit
![Page 4: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/4.jpg)
4 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Ontwerp: Componenten Schakelingen
Simple (basis) Basisfiguren Input/Output Programmering Delay
Complex (hiërarchie) Subcomponenten Input/Output Connecties
![Page 5: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/5.jpg)
5 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Voorbeeld: 4 bits opteller
![Page 6: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/6.jpg)
6 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Demo SIM-PL Editor
• Simple Component– Bouwen AND poort
• Complex Component– XOR poort bouwen uit poorten:
• NOT• AND• OR
)()( abbaba
![Page 7: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/7.jpg)
7 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Interne programmeertaal: nBit Syntax
C/C++/Java
Basisdatatype getallen van n bits
Voorbeeld: ALU A, B: 55 bit ingang opcode: 2 bit ingang R: 55 bit uitgang {
switch (opcode) { case 0: R = A + B; break; case 1: R = A – B; break; case 2: R = A | B; break; case 3: R = A & B; break;}
}
![Page 8: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/8.jpg)
8 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Samenvatting: Discrete Event Simulation
Beginconfiguratie Gebruiker Compilers
Signaalveranderingen als boodschappen Propagation Delay
![Page 9: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/9.jpg)
9 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Een eenvoudige Harvard processor Simpele architectuur om de werking van een computer
tot in detail te kunnen begrijpen. Bekeken vanuit de “hardware” Ook geschikt voor VWO scholieren
![Page 10: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/10.jpg)
10 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Simplified View of a Harvard Architecture*
Instruction Memory
Registers (16) DataMemory
ALU
PCInstruction
Data in
Address
Address
Register #
Register #
Register #
Data
Data out
* Bij een Harvard architectuur is het geheugen gescheiden in twee delen: instructiegeheugen en datageheugen
![Page 11: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/11.jpg)
11 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Voorbeeld van een instructie: ADD
Instruction Memory
Registers DataMemory
ALU
PCInstruction
Data
AddressAddress
1st register #
2nd register #
Dest. reg. #
Data
ADD $r0, $r1, $r2$r0 = $r1 + $r2
Assembly Language
![Page 12: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/12.jpg)
12 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
De store-instructie SW: Register Memory
Instruction Memory
Registers DataMemory
ALU
PCInstruction
Data
AddressAddress
1st register #
2nd register #
Dest. reg. #
Data
SW $r0, 100($r1)Memory[$r1 + 100] = $r0
100
![Page 13: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/13.jpg)
13 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
De status van de Harvard machine na het uitvoeren van de instructie Load Immediate 0x01FD
![Page 14: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/14.jpg)
14 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Waar is/wordt SIM-PL toegepast? Cursus Architectuur en Computerorganisatie voor
1e jaars Informaticastudenten UvA Cursus Digitale techniek/Architectuur voor voor 1e
jaars AI-studenten UvA VWO-scholieren
Beta-festival Diverse schoolklassen
Mastercourse voor VWO-docenten
![Page 15: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/15.jpg)
15 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Verbeteringen, uitbreidingen Gebruikersvriendelijker Editor Implementatie Micro-programmeren C Compiler om aansluiting te maken met Operating
Systems Toevoegen Componenten en Architecturen Geschikt maken voor het middelbaar onderwijs
![Page 16: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/16.jpg)
16 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Visie voor realisatie
Voor HBO en WO: Partnerschap in Digitale Universiteit-verband
Universiteit van Amsterdam Vrije Universiteit Open Universiteit Nederland Universiteit Twente Hogeschool van Amsterdam Hogeschool Rotterdam Hogeschool van Utrecht Hogeschool INHOLLAND Fontys Hogescholen Saxion Hogescholen
Voor MO?
![Page 17: 1 Auteursomgeving voor Digitale Componenten SIM-PL Ben Bruidegom Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL I NSTITUUT F ACULTEIT DER N ATUURWETENSCHAPPEN, W ISKUNDE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062513/5551a0f14979591f3c8bba63/html5/thumbnails/17.jpg)
17 B. Bruidegom en W. Koolen-Wijkstra
Waarom SIM-PL? Geeft inzicht in de werking van ingewikkelde digitale
schakelingen op alle niveau’s Dicht het “gat” tussen Digitale techniek (poorten, flipflops
etc.) en complete pipeline processoren Auteursomgeving voor docenten, studenten/scholieren Beschikbaar onder GPL licentie (Free Software)
http://staff.science.uva.nl/~benb/SIM-PL