Das neue MiniPC-Tutorium
Wie programmiert man einen Computer?
Was ist überhaupt ein Programm? Wie erstellt man es? Wie wird es getestet? Was ist z. B. ein bedingter Sprung, wie setzt man indirekte Adressierungen ein, wie funktionieren Interrupts?
Wie ist ein Computer aufgebaut?
Was ist z. B. ein RAM, wozu dient ein BUS, was ist eine ALU oder ein Flag-Register?
Wie funktioniert ein Computer?
Was versteht man z. B. unter einem Mikroschritt, wie läuft ein von-Neumann-Zyklus ab, welche Funktion hat ein Index-Register?
MiniPC gibt die Antworten!
Das MiniPC-Tutorium besteht aus:
- einem Skript mit anschaulichen Erklärungen, zahlreichen Abbildungen sowie vielen Beispielen und Übungen
- den beiden Simulationsprogrammen MiniPC und MikroPC mitsamt den Dateien für die Beispiele und einen Teil der Übungen
Das Programm MiniPC stellt zunächst eine Simulation des CP1-Modellrechners vom kosmos-Verlag dar: Es bietet ein simples Betriebssystem, mit dem Programme eingegeben und getestet werden können. Obwohl sich der Befehlssatz auf weniger als zwei Dutzend einfacher Befehle beschränkt, können auch komplexere Programme z. B. mit Zählschleifen oder Unterprogrammen realisiert werden. Wie der CP1 besitzt auch MiniPC die Möglichkeit, Kontakt mit der Außenwelt aufzunehmen. Hierzu wird in diesem Fall ein FT232-Modul eingesetzt. Darüber hinaus besitzt MiniPC einen integrierten Assembler; dadurch wird das Programmieren wesentlich erleichtert.
Das Programm MikroPC ermöglicht es, einen Blick hinter die Kulissen von MiniPC zu werfen: Aufbau und Funktionsweise von unserem Modellcomputer werden Schritt für Schritt verdeutlicht. Dabei wird klar gemacht, dass die einzelnen Programm-Befehle letztlich auf eine Folge von Schaltereinstellungen zurückgeführt werden können.
Neugierig geworden? In der Einleitung des Tutoriums erfahren Sie mehr!
Als Appetizer: MikroPC bei der Berechnung von 8 mal 5…
Auf dem Formular sind eine Reihe von Registern und Toren zu sehen, welche durch Datenleitungen verbunden sind. Mittels Handsteuerung kann man die Register und Tore öffnen (nur dann übernehmen sie den Wert der Datenleitung bzw. lassen sie passieren) oder schließen. Auf diese Weise lassen sich Daten gezielt von einer Stelle zur anderen leiten. So kann man sie z. B. aus dem RAM (ganz rechts) in die ALU transportieren, wo sie verarbeitet werden können.
Wenn Sie das Video starten, sehen Sie, wie MikroPC ein Programm zur Multiplikation abarbeitet. Jeder Befehl wird durch bis zu 10 Mikroschritte umgesetzt. Durch jeden dieser Mikroschritte werden z. B. bestimmte Register oder Tore aktiviert oder deaktiviert. Durch den letzten Mikroschritt wird jeweils dafür gesorgt, dass der nächste Befehl in Angriff genommen wird. Am Ende erscheint das Ergebnis im Display (am rechten Rand).
Die Multiplikation wird hier also allein durch das wohl koordinierte Aktivieren und Deaktivieren (Ein- und Ausschalten) einzelner Komponenten bewerkstelligt; dass diese einfachen Schritte fehlerlos und mit großer Geschwindigkeit ausgeführt werden, das ist es, was die Macht eines Computers ausmacht.
Mehr dazu im Tutorium!