~ubuntu-branches/ubuntu/vivid/drmips/vivid-backports

% Short manual that explains the end user how to use the simulator (pt_PT).

\documentclass[11pt,a4paper,twoside,titlepage]{article}

\usepackage[utf8x]{inputenc}
\usepackage[portuguese]{babel}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{amsfonts}
\usepackage{amssymb}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{listings}
\usepackage{hyperref}
\usepackage{color}
\usepackage{siunitx}

\newcommand{\Author}{Bruno Nova}
\newcommand{\Title}{DrMIPS -- Manual de Utilizador}

\author{Bruno Nova}
\title{\Title}
\hypersetup{pdfauthor={Bruno Nova},pdftitle={\Title}}
\definecolor{cloudwhite}{cmyk}{0,0,0,0.025}
\graphicspath{{figures/}}

\lstset{
	extendedchars=\true,
	inputencoding=utf8x,
	literate={ç}{{\c{c}}}1,
	basicstyle=\footnotesize\ttfamily,
	keywordstyle=\bfseries,
	numbers=left,
	numberstyle=\scriptsize\texttt,
	stepnumber=1,
	numbersep=8pt,
	frame=tblr,
	float=htb,
	aboveskip=8mm,
	belowskip=4mm,
	backgroundcolor=\color{cloudwhite},
	showspaces=false,
	showstringspaces=false,
	showtabs=false,
	tabsize=2,	
	captionpos=b,
	breaklines=true,
	breakatwhitespace=false,
	escapeinside={\%*}{*)},
	morekeywords={*,var,template,new}
}

\definecolor{orange}{RGB}{255,128,0}
\definecolor{cyan2}{RGB}{0,170,230}

\newcommand{\menupath}[1]{\textbf{\emph{#1}}}



\begin{document}

\maketitle
\tableofcontents
\newpage

\section{Composição da Interface Gráfica}

A interface gráfica do simulador DrMIPS é composta pela barra de menus, pela
barra de ferramentas e pela área onde os conteúdos principais do simulador são
mostrados.
Os ícones na barra de ferramentas são atalhos para algumas acções usadas
frequentemente nos menus. Pode pairar o cursor do rato sobre cada ícone para
descobrir o que ele faz.

A interface é mostrada com um tema claro, por omissão. Mas pode mudar para o
tema escuro ao seleccionar \menupath{Ver > Tema escuro} no menu.
O DrMIPS suporta múltiplos idiomas, portanto estes nomes podem ser diferentes.
Pode escolher outro idioma no menu \menupath{Ver > Idioma}.

Os conteúdos principais do simulador são divididos em separadores, por omissão.
Cada separador pode ser posicionado no lado esquerdo da janela ou no lado 
direito.
Pode mover um separador para o outro lado se clicar com o botão direito do rato
no separador e seleccionar \menupath{Mudar de lado} no menu que aparece.
Se, em vez disso, preferir ver os conteúdos divididos em janelas, pode fazê-lo
seleccionando \menupath{Ver > Janelas internas} no menu.
As posições e tamanhos dos separadores/janelas são recordadas ao sair.

Os separadores ou janelas mostrados são:
\begin{itemize}
	\item \textbf{Código}: o editor de código, onde pode criar ou editar um
		programa em \emph{assembly} para ser executado pelo simulador.
	\item \textbf{Assemblado}: após o código ser assemblado com sucesso, 
		este mostra as instruções máquina resultantes.
	\item \textbf{Registos}: lista todos os registos e seus valores.
	\item \textbf{Memória de dados}: mostra todos os valores na memória de 
		dados.
	\item \textbf{Caminho de dados}: a representação gráfica do caminho de
		dados, e o seu estado, é mostrada aqui.
\end{itemize}


\section{Separadores/Janelas}

\subsection{Código}

Este é o editor de código, onde pode escrever um programa em \emph{assembly}.
O editor mostra os números das linhas e realça a sintaxe válida.

Pode desfazer/refazer alterações, cortar/copiar/colar texto e 
procurar/substituir palavras no código. Estas acções podem ser acedidas pelo
menu \menupath{Editar} ou com um clique com o botão direito do rato no editor.
O código pode ser gravado para ou lido de um ficheiro. Estas acções estão
disponíveis no menu \menupath{Ficheiro}.

Pode premir \emph{Ctrl+Espaço} para auto-completar a palavra que está a escrever.
Ao fazer isso será mostrada uma lista de instruções, pseudo-instruções,
directivas e etiquetas que podem completar essa palavra.
Também será mostrada uma janela que explica o que a palavra seleccionada na lista
faz e como é usada.
Ao premir \emph{Ctrl+Espaço} num espaço vazio serão listadas todas as instruções,
pseudo-instruções, directivas e etiquetas disponíveis.
Também pode ver esta informação no menu \menupath{CPU > Instruções suportadas}.

Após escrever um programa em \emph{assembly}, terá de o assemblar.
Isto é feito seleccionando \menupath{Executar > Assemblar} no menu ou pressionando
o respectivo botão na barra de ferramentas.
Se o programa tiver erros, uma mensagem irá indicar o primeiro erro e um ícone de
exclamação irá aparecer ao lado dos números das linhas que têm um erro.
Pode pairar o cursor do rato sobre estes ícones para descobrir qual é o erro.
Se o programa estiver correcto, nenhuma mensagem será mostrada e pode prosseguir
para o executar.


\subsection{Assemblado} \label{sec:assembled}

Após o programa ser assemblado com sucesso, as instruções em código máquina
resultantes serão mostradas aqui numa tabela.

Cada linha da tabela corresponde a uma instrução ``assemblada'', contendo o seu
endereço, código máquina e instrução original.
A instrução a ser executada no momento é realçada.

Se estiver a simular um processador pipeline, todas as instruções que estão no
pipeline são realçadas com diferentes cores, cada uma representando uma uma etapa
diferente.
As diferentes cores significam:
\begin{itemize}
	\item \textbf{\textcolor{cyan2}{Azul}}: Etapa \textbf{I}nstruction 
		\textbf{F}etch (\textbf{IF}).
	\item \textbf{\textcolor{green}{Verde}}: Etapa \textbf{I}nstruction 
		\textbf{D}ecode (\textbf{ID}).
	\item \textbf{\textcolor{magenta}{Magenta}}: Etapa \textbf{Ex}ecute 
		(\textbf{EX}).
	\item \textbf{\textcolor{orange}{Laranja}}: Etapa \textbf{Mem}ory access
		(\textbf{MEM}).
	\item \textbf{\textcolor{red}{Vermelho}}: Etapa \textbf{W}rite \textbf{B}ack 
		(\textbf{WB}).
\end{itemize}

Ao pairar o cursor do rato sobre uma instrução na tabela irá exibir uma dica.
Esta dica mostra o tipo da instrução e os valores dos seus campos. \footnote{Na
versão para Android, toque na instrução para ver a sua dica.}

Os valores são mostrados em formato decimal, por omissão.
Pode alterar esse formato para binário ou hexadecimal usando a caixa de 
combinação no fundo do separador/janela.
Esta caixa de combinação está disponível em todos os separadores/janelas, 
excepto no separador/janela de código.

Para controlar a simulação, pode usar o menu \menupath{Executar} ou a barra de
ferramentas. Prima \menupath{Passo} para executar uma instrução, 
\menupath{Passo atrás} para reverter uma instrução, \menupath{Executar} para
executar o programa inteiro e \menupath{Reiniciar} para reverter para a primeira
instrução.


\subsection{Registos e Memória de Dados}

Estes dois separadores/janelas são bastante semelhantes.
O separador/janela dos registos mostra os valores dos registos e do contador do
programa, enquanto que o separador/janela da memória de dados mostra os valores
na memória de dados.

Os valores que estão actualmente a ser acedidos são realçados em diferentes 
cores. As cores significam:
\begin{itemize}
	\item \textbf{\textcolor{green}{Verde}}: o registo/endereço está a ser lido
		no banco de registos/memória de dados.
	\item \textbf{\textcolor{red}{Vermelho}}: o registo/endereço está a ser
		escrito no bando de registos/memória de dados.
	\item \textbf{\textcolor{orange}{Laranja}}: o registo/endereço está a ser
		lido e escrito no mesmo ciclo no banco de registos/memória de dados.
\end{itemize}

Pode editar o valor de qualquer registo ou endereço de memória fazendo 
duplo-clique nele na respectiva tabela. Isto inclui o contador do programa.
Registos constantes (como o registo \verb+$zero+) não podem ser editados.
\footnote{Na versão para Android, toque durante alguns segundos no
registo/endereço para o editar.}

Por omissão, os valores dos registos e da memória de dados são reiniciados
sempre que o código é assemblado.
Se não quiser que isto aconteça, desmarque 
\menupath{Executar > Reiniciar dados antes de assemblar} no menu.


\subsection{Caminho de dados}

A representação gráfica do caminho de dados do processador é exibida aqui.
É aqui que pode ver como o CPU funciona internamente.

O DrMIPS pode simular vários caminhos de dados uniciclo e pipeline diferentes.
O nome do caminho de dados a ser usado actualmente é mostrado no fundo deste
separador/janela. Pode escolher outro caminho de dados seleccionando
\menupath{CPU > Carregar} no menu.
Note que caminhos de dados diferentes podem suportar instruções diferentes.

Os caminhos de dados fornecidos por omissão são:
\begin{itemize}
	\item \textbf{Caminhos de dados uniciclo}
	\begin{itemize}
		\item \textbf{unicycle.cpu}: O caminho de dados uniciclo por omissão.
		\item \textbf{unicycle-no-jump.cpu}: Variante mais simples do caminho
			de dados uniciclo que não suporta a instrução \verb+j+
			(\emph{jump}).
		\item \textbf{unicycle-no-jump-branch.cpu}: Uma variante ainda mais
			simples do caminho de dados uniciclo que não suporta \emph{jumps}
			nem \emph{branches}.
		\item \textbf{unicycle-extended.cpu}: Uma variante os caminho de dados
			uniciclo que suporta algumas instruções adicionais, como
			multiplicações e divisões.
	\end{itemize}
	
	\item \textbf{Caminhos de dados pipeline}
	\begin{itemize}
		\item \textbf{pipeline.cpu}: O caminho de dados pipeline por omissão,
			que implementa resolução de conflitos. Os caminhos de dados 
			pipeline não suportam a instrução \verb+j+ (\emph{jump}).
		\item \textbf{pipeline-only-forwarding.cpu}: Variante do caminho de 
			dados pipeline que, em termos de resolução de conflitos, só
			implementa atalhos (dando resultados errados).
		\item \textbf{pipeline-no-hazard-detection.cpu}: Uma variante do
			caminho de dados pipeline que não implementa nenhum tipo de
			resolução de conflitos (dando resultados errados).
		\item \textbf{pipeline-extended.cpu}: Uma variante que suporta algumas
			instruções adicionais, tal como o \emph{unicycle-extended.cpu}.
	\end{itemize}
\end{itemize}

No topo do separador/janela, a instrução ou instruções actualmente a serem
executadas são mostradas. Elas são realçadas com as mesmas cores explicadas
na sub-secção~\ref{sec:assembled}.

O caminho de dados é mostrado por baixo das instruções.
Os componentes são representados por rectângulos ou quadrados e os fios por
linhas que terminam em setas.
Os fios relevantes que estão no caminho de controlo são mostrados em azul.
Fios que são considerados irrelevantes no ciclo de relógio actual são 
mostrados em cinzento.
Um fio é considerado irrelevante se for um sinal de controlo colocado a
\verb+0+, se o seu valor for ignorado por um componente, se for a saída da
\emph{unidade de detecção de conflitos} e não estiver a ocorrer um
protelamento, etc.

Os valores em algumas entradas e saídas importantes de alguns componentes são
mostrados no caminho de dados como umas pequenas ``dicas'' com 
fundo amarelo.
Pode pairar o cursor do rato sobre estas ``dicas'' para descobrir qual é o
identificador da entrada/saída.

Ao pairar o cursor do rato sobre um componente, uma dica com alguns detalhes
sobre o mesmo será mostrada \footnote{Na versão para Android, toque no
componente para ver a sua dica.}.
A dica apresenta o nome do componente, uma descrição do que faz e os valores
em todas as entradas e saídas.

Pode ocultar o caminho de controlo desmarcando
\menupath{Caminho de dados > Caminho de controlo}.
Pode ocultar as setas no fim dos fios desmarcando
\menupath{Caminho de dados > Setas nos fios}.
E pode ocultar as ``dicas'' das entradas/saídas desmarcando
\menupath{Caminho de dados > Dados sobrepostos}.

\bigskip

O caminho de dados também pode ser mostrado num ``modo de desempenho''.
Pode mudar para este modo seleccionando 
\menupath{Caminho de dados > Modo de desempenho} no menu.
Neste modo, o desempenho do processador é simulado, e o caminho crítico
é mostrado a vermelho.

Pode ver ou o caminho crítico da instrução que está actualmente a ser
executada ou o caminho crítico global do CPU (independente da instrução).
A caixa de combinação no fundo do separador/janela é usada para escolher
entre estas duas opções.

Cada componente tem uma latência, que pode ser consultada na sua dica.
A dica também mostra as latências acumuladas nas entradas (o tempo que
demora para a entrada receber o valor correcto após a transição do relógio)
e nas saídas (o tempo que o componente demora a gerar o valor correcto para
a saída).

As latências dos componentes podem ser alteradas fazendo um duplo-clique
neles no modo de desempenho \footnote{Na versão para Android, toque durante
alguns segundos no componente no modo de desempenho para editar a sua
latência.}.
Para além disso, pode seleccionar 
\menupath{Caminho de dados > Restaurar latências} no menu para restaurar as
latências de todos os componentes para os seus valores originais, e
\menupath{Caminho de dados > Remover latências} para colocar todas as
latências a \verb+0+.

Também pode ver algumas estatísticas sobre a simulação, como a frequência de
relógio e o CPI (\emph{Ciclos Por Instrução}), seleccionando
\menupath{Caminho de dados > Estatísticas} no menu.


\end{document}