Simuladores em plataforma web de máquinas hipotéticas para estudo arquitetura de computadores

Abstract

Ferramentas de ensino auxiliam o alunos a aprenderem e fixarem conhecimentos complexos de forma prática. As disciplinas de arquitetura e organização de computadores do Instituto de Informática da UFRGS utiliza máquinas hipotéticas para ensinar de maneira gradual o funcionamento de computadores modernos. São elas Neander, Ahmes, Ramses e Cesar. Para mostrar o seu funcionamento de maneira prática simuladores dessas arquiteturas foram criados para o uso dos alunos . Estes simuladores são suportados em apenas um sistema operacional e são implementados em uma linguagem caindo em desuso com pouco suporte ao passar dos anos. Para solucionar os dois problemas é sugerida a suas reimplementação na plataforma web, devido a suas grande popularidade e disponibilidade em múltiplos ambientes. Este trabalho apresenta uma implementação destes simuladores em plataforma web. Além da descrição comportamental destas máquinas hipotéticas, detalhes de implementação deste projeto são mostrados que envolve uma pilha tecnológica multidisciplinar que são elas HTML, CSS, JS, Rust e WebAssembly. Também são apresentados dois conjuntos de testes usados para a verificação e validação dos simuladores e comparação de desempenho com as soluções existentes.

Teaching tools help students to learn and firm complex knowledge in a practical way. The disciplines of architecture and computer organization at the UFRGS Institute of Informatics use hypothetical machines to gradually teach the operation of modern computers. They are Neander, Ahmes, Ramses, and Cesar. To show how it works in a practical way, simulators of these architectures were created for the use of students. These simulators are supported on only one operating system and are implemented in a language falling out of favor with little support over the years. To solve both problems, it is suggested to reimplement it on the web platform, due to its great popularity and availability in multiple environments. This work presents an implementation of these simulators on a web platform. In addition to the behavioral description of these hypothetical machines, details of the implementation of this project are shown, which involves a multidisciplinary technological stack, which are HTML, CSS, JS, Rust and WebAssembly. Also presented are two sets of tests used to verify and validate the simulators and compare performance with existing solutions.