Il meccanismo di simulazione

Una simulazione in ASIM è caratterizzata dal disegno di una specifica configurazione di sistema a microprocessori, in cui possono essere utilizzati gli oggetti messi a disposizione dall'ambiente. Tutti gli oggetti inclusi in una configurazione entrano a far parte di una lista che il simulatore consulta per sviluppare i singoli passi di simulazione o per effettuare controlli di consistenza delle interfacce dei vari oggetti, specialmente per quel che concerne la loro interconnessione. Definita la configurazione della macchina da simulare (mediante l'ausilio dell'editor di configurazione) si provvede a 'costruirla' premendo il bottone di 'costruzione' indicato in Fig. 2 e ad attivarla premendo il bottone di 'accensione' (o l'equivalente voce ON/Reset del Menù Simulazione) della macchina realizzata.

All'attivazione di una configurazione, ASIM esegue una serie di controlli sulle connessioni predisposte tra i dispositivi. In particolare, la finestra principale invia un messaggio Windows (WM_RESET) a ciascun dispositivo interessato e i cui dati caratterizzanti sono raccolti in un oggetto della lista e aspetta (messaggio bloccante) che questo esegua i necessari controlli. Se il dispositivo trova qualche errore di configurazione, mostra una finestra di dialogo per segnalarlo all'utente e restituisce un codice di errore alla finestra principale che blocca i controlli e sospende la simulazione. Solo se non è stato restituito il codice di errore, la finestra principale invia lo stesso messaggio ad un altro dispositivo e, solo se tutti i controlli per ogni componente danno esito positivo, abilita i comandi per la simulazione (si vedano per i dettagli CMainWindow e CBaseWnd) nel sorgente.

Fig. 2-La barra di controllo di ASIM

Analogo è anche il meccanismo di esecuzione di un passo di simulazione, ma con un'importante differenza: i messaggi sono inviati in rapida successione e senza attendere risposta.

Per controllare l'esecuzione di un passo di simulazione la finestra principale utilizza due parametri: ClockHigh è booleano ed è TRUE se un passo di simulazione è in corso, ChildBusy che indica in ogni istante il numero di dispositivi che stanno eseguendo un passo di simulazione.

Alla richiesta di un passo di simulazione ClockHigh è posto a TRUE e la finestra principale invia a tutti i dispositivi il messaggio WM_CLOCK senza attendere risposta (messaggio non bloccante); ChildBusy assume un valore pari al numero di componenti che formano la configurazione, ad indicare il fatto che tutti i dispositivi stanno IN PARALLELO eseguendo le operazioni previste dal passo di simulazione (operazioni che comportano in generale un'interazione tra i vari dispositivi).

Quando un dispositivo ha completato l'esecuzione del passo di simulazione lo segnala alla finestra principale inviando il messaggio WM_COMPL; la finestra principale decrementa ChildBusy. Quando tutti i dispositivi hanno completato (ChildBusy è tornato a zero), ClockHigh è riportato a FALSE ed un nuovo passo di simulazione può essere richiesto (in appendice CMainWnd::TraceProg riporta il codice richiesto per il lancio di un passo di simulazione).

Ogni passo di simulazione prevede le operazioni appena descritte; ASIM consente oltre all'esecuzione di passi singoli di simulazione (Single Step Simulation), uno ad ogni richiesta da parte dell'utente, anche l'esecuzione in sequenza (Run Simulation) con cui è possibile eseguire il 'trace' di una simulazione come sequenza di passi e l'esecuzione in sequenza veloce (Fast Simulation) con cui la simulazione è eseguita senza la visualizzazione del 'trace' in sottofondo.

Classi di oggetti attualmente presenti in ASIM

Un sistema calcolatore è costituito da un insieme di componenti (processori, memorie, porti paralleli) fra loro interconnessi. In Asim, ricorrendo alle proprietà delle classi C++, sono stati implementati modelli di oggetti componenti da cui poter derivare, secondo il meccanismo di ereditarietà, specifici componenti. Questi, a seconda dell'attività funzionale svolta e delle modalità di interfacciamento con altri dispositivi, sono stati raggruppati in quattro classi. L'appartenenza di un dispositivo ad una delle classi predisposte è subordinata alla verifica di almeno una proprietà che caratterizza la classe (nel ricavare le proprietà si è fatto un confronto tra il modello proposto e le reali architetture dei sistemi esistenti). Sono descritte, di seguito, le classi allo stato supportate dal simulatore.

Dispositivi Processore e la classe CPU

Processore: un qualsiasi dispositivo che ha lo stato interno rappresentato dal contenuto dei suoi registri, più un insieme di informazioni riguardanti il/i bus cui è connesso e le eventuali richieste di interruzioni pervenute;

P1) può eseguire un programma contenuto in una memoria (interna o esterna al dispositivo stesso);

P2) può accedere attraverso il/i bus cui è connesso ad una memoria (esterna) o ai registri di altri dispositivi per eseguire operazioni di lettura o scrittura;

P3) può servire e/o gestire interruzioni provenienti da altri dispositivi, eventualmente assegnando ad esse un livello di priorità.

Oltre alle CPU, che sicuramente sono classificabili come processore in quanto godono di tutte le proprietà suddette, rientrano in tale insieme anche i processori video e di IO ed i coprocessori matematici (godono delle proprietà P1 e P2), i DMA (godono della proprietà P2), i 'priority interrupt controller' (godono della proprietà P3) ed infine strutture 'hardware' per la gestione prioritaria delle interruzioni come il 'daisy chaining' (godono della proprietà P3).

Gli oggetti appartenenti a questo insieme sono i processori supportati in ASIM.

I dispositivi Nodo

Nodo: è un dispositivo il cui stato interno raccoglie informazioni relative alle connessioni con altri nodi ed ai messaggi in transito da/verso questi;

N1) può consentire la connessione tra dispositivi dello stesso tipo;

N2) può gestire, come nodo intermedio, la connessione tra dispositivi dello stesso tipo, instradando la comunicazione;

N3) può avere capacità autonome di elaborazione e trasformare (secondo una logica qualsiasi) i messaggi o dati ricevuti.

N4) può essere connesso ad un bus/memoria.

Il dispositivo Bus/Memoria

Bus/memoria: un dispositivo il cui stato interno è caratterizzato dai valori assunti da un insieme molto ampio di registri e/o da informazioni riguardanti i dispositivi che esso connette;

M1) può consentire a dispositivi di tipo processore di leggere o scrivere i suoi registri interni (la selezione avviene in base all'indirizzo);

M2) può consentire a dispositivi di tipo processore di leggere o scrivere i registri dei dispositivi di tipo device (la selezione avviene in base all'indirizzo);

M3) regola l'accesso di più dispositivi di tipo processore ai suoi registri ed ai device (in ogni istante al più un accesso è in corso, gli altri processori devono attendere);

M4) gestisce la memoria fisica effettuando il "mapping" degli indirizzi virtuali negli indirizzi fisici. M5) può consentire l'esecuzione di cicli non interrompibili di lettura-modifica;

M6) può connettersi ad altri dispositivi dello stesso tipo sia per costruire accessi da un altro bus sia verso un altro bus;

I dispositivi device

Device: tutti i dispositivi che non rientrano nelle tre precedenti classi.

D1) può essere connesso ad un bus/memoria in modo che un processore possa accedere ad esso;

D2) può essere in grado di generare delle interruzioni da inviare ad un processore; nel qual caso deve essere connesso in qualche modo al processore;

D3) può essere connesso e comunicare con un altro device della stessa macchina o di un'altra macchina;

D4) può connettere dispositivi di tipo processore e bus/memoria a dispositivi del tipo bus/memoria.