A Didactic Simulator for Teaching Computer Architecture and the Internet of Things

Authors

  • Eduardo Costa UFRJ
  • Gabriel P. Silva UFRJ

DOI:

https://doi.org/10.5753/ijcae.2018.4852

Keywords:

simulator, processor, IoT, computer architecture

Abstract

The teaching of Computer Architecture and the Internet of Things presents convergences at various points. However, there is still a lack of development in teaching tools that enable the integrated presentation of both subjects to students. In this article, we describe the characteristics and development of a processor simulation tool that aims to integrate these two areas of teaching. The tool essentially consists of a simulator for the didactic processor Sapiens. The simulator runs on the NodeMCU, a low-cost IoT development platform based on the ESP8266 SoC, which has WiFi. Programs, previously compiled and encoded in Intel HEX format, can be remotely loaded from any computer using a web browser. A graphical interface for the simulator was developed in HTML and JavaScript, allowing students to monitor the state of the registers and memory of the simulated processor. Additions were made to the Sapiens instruction set to allow control and reading of the NodeMCU's pin values directly from the program running in the simulator. This makes it possible to develop Sapiens assembly language programs to interact with physical devices, actuators, and sensors connected to the NodeMCU. This approach aims to increase student interest and facilitate understanding of the basic concepts of processor operation and the Internet of Things.

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References

ESP-12E WiFi Module. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

ESP32 Datasheet: Version 2.3. 2018. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

ESP32 Overview. 2018. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

ESP8266EX Datasheet. 2018. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

NodeMCU DEVKIT V1.0. 2018. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

SSD1306. 2008. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

WebSockets. 2018. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

ADA, L. All the Internet of Things - Episode Two. 2017. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

CHEN, X.-Y.; JIN, Z.-G. Research on Key Technology and Applications for Internet of Things. Physics Procedia 33 (2012), 561–566.

INTEL. Hexadecimal Object File Format Specification. 1998. Disponível em: [link]. Acesso em: 15 abr. 2018.

MADAN, D. Unleashing the power of HTML5 WebSocket for Internet of Things. 2015. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

ESP8266. Arduino/pins arduino.h - esp8266/Arduino. 2018. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

MOREIRA, A. A.; MARTINS, C. A. P. S. R2DSim: Simulador Didático do RISC Reconfigurável. In: WORKSHOP SOBRE EDUCAÇÃO EM ARQUITETURA DE COMPUTADORES, 2009, São Paulo. Anais... [S.l.: s.n.], 2009.

RANGANATHAN, A. Gnusim8085. 2018. Disponível em: [link]. Acesso em: 29 abr. 2018.

SEEED TECHNOLOGY CO., L. NodeMCU v2 - Lua based ESP8266 development kit. 2017. Disponível em: [link]. Acesso em: 29 abr. 2018.

SILVA, G. P.; BORGES, J. A. DOS S. Neanderwin - Um Simulador Didático para uma Arquitetura do Tipo Acumulador. 2006. Disponível em: [link]. Acesso em: 15 abr. 2018.

SILVA, G. P.; BORGES, J. A. DOS S. Simus: Um Simulador Para o Ensino de Arquitetura de Computadores. 2016. Disponível em: [link]. Acesso em: 15 abr. 2018.

SILVA, G. P.; BORGES, J. A. DOS S. SimuS: Um Simulador Didático para Arquitetura de Computadores. Rio de Janeiro: Ed. do Autor, 2017.

VERONA, A. B.; MARTINI, J. A.; GONC¸ ALVES, T. L. SIMAEAC: Um simulador acadêmico para ensino de arquitetura de computadores. 2009. Disponível em: [link]. Acesso em: 29 abr. 2018.

VISWANATH, A. How JSON and Big Data Will Shape the Internet of Things. 2013. Disponível em: [link]. Acesso em: 06 maio 2018.

ZILLER, R. Microprocessadores: Conceitos Importantes. 2. ed. Florianópolis: R. M. Ziller, 2000.

Published

2018-12-01

How to Cite

Costa, E., & Silva, G. P. (2018). A Didactic Simulator for Teaching Computer Architecture and the Internet of Things. International Journal of Computer Architecture Education, 7(1), 29–38. https://doi.org/10.5753/ijcae.2018.4852

Issue

Section

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