Allgemein:
Der Von-Neumann-CPU-Simulator ist ein in Java geschriebenes Programm zur Simulation einer Von-Neumann-CPU. Das Programm soll (Informatik-) Studenten helfen Maschinenprogramme für eine Von-Neumann-CPU zu schreiben und zu testen. Er ist hauptsächlich für Informatikstudenten als Hilfsmittel für die Vorlesung "Einführung in die Informatik" gedacht.

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Systemvoraussetzungen:
Zum Starten werden folgende Komponenten benötigt:

Computer mit Windows/Unix/Linux/MacOS

Java 2 Runtime Environment, Standard Edition, v 1.3 (1.2 funktioniert nicht mehr)

Java 2 v1.3 kann bein Sun heruntergeladen werden

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Starten des Programmes:
Unter der Voraussetzung das Java 2 v1.3 ordnungsgemäß installiert ist startet man den CPU-Simulator mit dem Befehl:

java -jar cpu.jar

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Hilfe zur  Benutzung

Dateien laden und Speichern:
Beim Starten des Simulators wird automatisch, falls vorhanden die Datei "config.cps" geladen. Diese wird beim Beenden des Programmes auch automatisch gespeichert. Somit wird der aktuelle Zustand des Simulators immer wiederhergestellt. Andere Zustände lassen sich über das Menü "Datei->Laden/Speichern" oder STRG-L/STRG-S oder über die ersten beiden Knöpfe der Toolleiste laden bzw. speichern. Wird ein neuer Zustand geladen fragt das Programm nicht danach ob der alte Zustand gespeichert werden soll. Dieser wird unwiderruflich überschrieben, sofern man ihn nicht vorher gespeichert hat. Speichern Sie also erstellte Programme sofort ab, bevor Sie sie ausführen oder neue erstellen.

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Maschinenprogramme erstellen:
Das Erstellen eines Maschinenprogrammes ist denkbar einfach. Auf der mit "Speicherinhalt" überschriebenen Fläche des Simulators befinden sich zwei Speicherausschnitte jeweils um das Programm bzw. das Adressregister. Mit den Pfeil-Hoch bzw. Pfeil-Runter Knöpfen bei den Speicherausschnitten erhöhen Sie jeweils den Registerwert und ändern damit den Speicherausschnitt. Das Adressregister zeigt auf Daten und somit können Sie in diesem Speicherausschnitt Daten eingeben (in Form von Zahlen). Doppelklicken Sie einfach auf eine Speicherzelle, welche Sie editieren möchten und Sie können in diese schreiben. In den Speicherausschnitt beim PC-Register können Sie Befehle eingeben. Wenn das Programm vollständig eingegeben ist können Sie die Start- und Endadresse des Programmes auf der Einstellungen-Fläche festlegen. Sie können dies auch tun, indem Sie mit der Maus auf die zweite Spalte der entsprechenden Speicherzeile klicken und das Start- (grüner Pfeil) bzw. Endsymbol (rotes Quadrat) auswählen. Speicher Sie nun am besten Ihr Programm ab.

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Maschinenprogramme ausführen:
Ist das Programm erstellt, so können Sie es durch Klicken des grünen Pfeiles in der Toolleiste, mit dem Befehl "Programm->Ausführen", oder durch drücken der Taste F8 ausführen. Bitte beachten Sie das die Startadresse und die Endadresse korrekt gesetzt sind. Die Programmzeile mit der Endadresse wird dabei noch ausgeführt. Danach stoppt das Programm und setzt den Progammzähler auf die Endadresse zurück. Wird während der Ausführung eine Zeile mit Haltepunkt erreicht, so stoppt das Programm bevor die Zeile ausgeführt wird. Währen der Ausführung kann die Geschwindigkeit der CPU jederzeit geändert werden. Wird währen der Ausführung der Stop Befehl gegeben (per Button,Tastendruck oder im Menü über Programm->Stoppen), so stoppt das Programm sobald der gerade bearbeitete Befehl abgearbeitet ist. Ein gestopptes Programm kann mit Programm->Fortfahren (F5) wieder fortgesetzt werden. Das Programm kann auch schrittweise abgearbeitet werden. Dazu muß aber der Programmzähler am Anfang manuell auf den Anfang des Programmes gesetzt werden. Tippen Sie die Adresse dazu in das Feld PC ein und drücken Sie Return.

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Das Menü:
Das Menü beinhaltet 3 Hauptpunkte: Datei, Programm und Fehlersuche.

Datei:

In diesem Menü befindet sich der Punkt "Laden", mit dem eine cps-Datei geladen werden kann. Außerdem findet sich hier der Menüpunkt "Speichern" zum speichern einer cps-Datei und "Beenden" um den Simulator zu beenden.

Programm:

Dieses Menü enthält alle Punkte zur Ausführung des Maschinenprogrammes: "Ausführen" setzt den Programmzähler auf den Wert der Startadresse und startet die Ausführung. "Schrittweise Ausführen" führt den nächsten Befehl aus. Achtung: Der Programmzähler wird nicht auf den Anfang gesetzt, da Sie sich ja möglicherweise mitten in einer Ausführung befinden. "Fortfahren" startet die Ausführung, aber der Programmzähler wird nicht zurückgesetzt und "Stoppen" stoppt die Ausführung.

Fehlersuche:

In diesem Menü finden sich die Befehle zum Setzen und Löschen von Haltepunkten. Bei Auswahl von "Haltepunkt setzen (F4)" erscheint ein Dialog, in dem Sie die Adresse des Haltepunktes eingeben können. Diesen können Sie mit "Haltepunkt entfernen" wieder löschen. Die Ausführung stoppt bevor die Zeile mit dem Haltepunkt ausgeführt wird. Sie können die Haltepunkte auch setzen und entfernen, indem Sie in einem der Adressbereiche auf der Speicherinhalt-Fläche auf die zweite Spalte einer Adresszeile klicken und das entsprechende Symbol auswählen.

Die Toolleiste:
In der Toolleiste sind alle Befehle außer "Datei->Beenden" nochmals als Symbolknopf verfügbar. (Und zwar in genau der gleichen Reihenfolge wie in den Menüs. Also: "Laden", "Speichern", "Ausführen", "Schrittweise Ausführen", "Fortfahren", "Stoppen", "Haltepunkt setzen", "Haltepunkt entfernen" )

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Der Speicherinhalt:
In diesem Bereich befinden sich zwei Speicherbereiche und zwar um den Programmzähler und das Adressregister herum. Sie können die Werte dieser Register ändern um andere Speicherbereiche anzuzeigen, oder die Programmausführung zu beeinflussen. Geben Sie dazu eine Zahl in das Eingabefeld PC oder AR ein und drücken Sie Return oder verlassen Sie das Eingabefeld. Den Speicher können Sie editieren, indem Sie auf die 3 Spalte einer Adresszeile doppelt klicken und dann den Befehl oder die Zahl eingeben. Klicken Sie auf die zweite Zeile, so können Sie Haltepunkte setzen oder entfernen, oder den Anfang oder das Ende setzen. Ist in einer Zeile sowohl ein Haltepunkt, als auch der Anfang oder das Ende, so wird nur das Icon für Anfang oder Ende angezeigt. Der Haltepunkt ist aber trotzdem vorhanden. Mit den Hoch- und Runter-Pfeilen kann man das entsprechende Register um 12 erhöhen oder verringern um den Ausschnitt des Speicherbereiches eine Seite vor oder zurück zu bewegen.

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Die Register:
In der Fläche für die Register sind die Werte der Register angezeigt. Alle Registerwerte werden binär angezeigt. Einige Register werden darüber hinaus auch dezimal oder als Befehl angezeigt. Der Wert des Accumulator läßt sich als Dezimalwert setzen. Geben Sie hierzu eine Zahl in das Eingabefeld ein und drücken Sie Return oder klicken Sie auf ein anderes Eingabefeld/Button u.s.w.

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Die Einstellungen:
In der Fläche für die Einstellungen können Sie die Geschwindigkeit der CPU und die Anfangs- oder End-Adresse festlegen. Die Anfangsadresse wird durch einen kleinen grünen Pfeil vor dem Wert in der Speicherzeile angezeigt. Die Endadresse durch ein kleines rotes Quadrat. Die Geschwindigkeit kann jederzeit, auch während der Ausführung eines Maschinenprogrammes geändert werden.

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Die Statuszeile:
Hier können Sie den aktuellen Status, oder die letzte Fehlermeldung der CPU ablesen.

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