Sim-x86
Resumen
Agradecimientos
Glosario
1
Introducción
1.1
Justificación
1.2
Objetivos
1.3
Metodología de desarrollo
1.4
Organización del documento
2
Arquitectura de computadoras
2.1
Introducción a la arquitectura de computadoras
2.2
Arquitecturas Von Neumann y Harvard
2.2.1
Arquitectura Von Neumann
2.2.2
Arquitectura Harvard
2.2.3
Comparativa entre Von Neumann y Harvard
2.2.4
Arquitecturas híbridas
2.3
Tipos de arquitecturas
2.3.1
Arquitectura x86
2.3.2
Arquitectura ARM
2.3.3
Arquitectura RISC-V
2.3.4
Comparativa entre arquitecturas
2.4
Repertorio de instrucciones
2.4.1
Características clave del ISA
2.4.2
Modos de direccionamiento
2.4.3
Formato de las instrucciones
2.4.4
Comparativa de repertorios de instrucciones
2.5
Filosofías CISC y RISC
2.5.1
CISC
2.5.2
RISC
2.5.3
Comparativa entre CISC y RISC
2.6
Arquitectura x86
2.6.1
Evolución de la arquitectura x86
2.6.2
Repertorio de instrucciones x86
2.7
Lenguaje máquina y lenguaje ensamblador
2.7.1
Ensamblador
2.7.2
Ensambladores x86
3
Simulación
3.1
Introducción a la simulación
3.1.1
Aplicaciones de la simulación en la industria
3.2
Simulación en la educación
3.2.1
El rol de la simulación en la enseñanza de Arquitectura de Computadoras
3.3
El Formalismo DEVS (Discrete Event System Specification)
3.3.1
Estructura del formalismo DEVS
3.3.2
xDEVS
3.3.3
Aplicaciones del formalismo DEVS
4
Comparativa de simuladores
4.1
Estudios similares
4.2
Simuladores bajo análisis
4.3
Criterios de evaluación
4.4
Selección de simuladores
4.5
Participantes en la evaluación
4.6
Análisis comparativo
4.6.1
Simple 8-bit Assembler Simulator
4.6.2
VonSim
4.6.3
Emu8086
4.7
Resultados
4.7.1
Publicación
5
Diseño y construcción del simulador
5.1
Requisitos de la herramienta
5.2
Justificación pedagógica de la arquitectura simplificada
5.3
Introducción a VonSim
5.3.1
Stack tecnológico
5.4
Estructura y componentes de VonSim8
5.4.1
Unidad de Control
5.4.2
Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
5.4.3
Memoria principal
5.4.4
Buses y multiplexores
5.5
Adaptaciones y mejoras en VonSim8
5.6
Repertorio de instrucciones
5.6.1
Modos de direccionamiento
5.6.2
Formato de instrucciones
5.7
Ciclo de la instrucción
5.7.1
Etapa 1: Captación
5.7.2
Etapa 2: Ejecución
5.7.3
Estadísticas de CPU en VonSim8
5.8
Modelado con xDEVS del ciclo de instrucción MOV AL, BL
5.8.1
Componentes del simulador VonSim8
5.8.2
Fases del ciclo de instrucción
5.8.3
Fase de captación (
Fetch
)
5.8.4
Fase de Ejecución (
Execute
): MOV AL, BL
5.8.5
Validación experimental
5.8.6
Conclusión
5.9
Módulo de entrada/salida e interrupciones
5.9.1
Etapa de ejecución de instrucciones
5.9.2
Pila y subrutinas
5.9.3
Interrupciones
5.9.4
Pantalla
5.9.5
Teclado
5.9.6
Puertos de E/S
5.9.7
Instrucciones IN y OUT
5.9.8
Módulo PIO (Leds e Interruptores)
5.9.9
Módulo handshake (Impresora)
5.9.10
Módulo PIC (Controlador de Interrupciones)
5.9.11
Módulo timer
5.10
Validación pedagógica del simulador
5.10.1
Objetivos de la validación
5.10.2
Población de estudio
5.10.3
Instrumentos de recolección de datos (ver Apéndice: Anexo B @ref(anexoB))
5.10.4
Análisis de resultados (ver Apéndice: Anexo C @ref(anexoC))
5.11
Aportes y contribuciones del simulador VonSim8
5.12
Resumen del capítulo
6
Apéndices
6.1
Anexo A: Protocolo de Entrevista Semiestructurada
6.1.1
Introducción (a cargo del entrevistador)
6.1.2
Datos generales del entrevistado
6.1.3
Preguntas principales
6.1.4
Cierre
6.2
Anexo B: Instrumentos de recolección de datos
6.2.1
1) Encuesta de retroalimentación – Unidad ciclo de instrucción y simulador VonSim8 estudiantes
6.2.2
2) Entrevista semiestructurada a docentes sobre el simulador VonSim
6.3
Anexo C: Análisis de los resultados
6.3.1
Encuesta de retroalimentación estudiantes
6.3.2
Entrevistas a docentes
6.4
Anexo D: Resultados de simulación xdevs
6.4.1
Interpretación de métricas
6.4.2
Supuestos de la simulación
6.4.3
Configuración y procedimiento de ejecución
6.4.4
Repositorio y trazabilidad
7
Conclusiones finales
7.1
Principales aportes técnicos y didácticos
7.2
Hallazgos pedagógicos (alcance y límites)
7.3
Limitaciones y amenazas a la validez
7.4
Síntesis
8
Trabajos futuros
8.0.1
Conclusión
9
Bibliografía
Publicado con bookdown
Herramienta de simulación para dar soporte a la enseñanza de arquitectura de computadoras
Capítulo 6
Apéndices