Um Estudo Comparativo entre Simuladores Computacionais para Apoio à Disciplina de Arquitetura e Organização de Computadores

Abstract

Este artigo apresenta um estudo comparativo de simuladores utilizados para apoio à disciplina de arquitetura e organização de computadores, a fim de identificar, de acordo com um conjunto de métricas preestabelecidas, suas potencialidades e deficiências no processo de ensino-aprendizagem, bem como se possibilitam a aquisição de habilidades práticas, as quais são fundamentais para o exercício da profissão. De acordo com os resultados, pôde-se constatar que a maioria dos simuladores não atendem às métricas utilizadas e que há necessidade de maiores esforços com o objetivo de tratar aspectos de acessibilidade e metodológicos.

Uma Abordagem para Ensino-Aprendizado de Projetos de Sistemas Computacionais com Utilização do Simulador CompSim com Suporte à Arquitetura RISC-V

“…Para que os processos de ensino-aprendizagem de sistemas computacionais sejam otimizados é fundamental a alocação de carga horária para atividades e desenvolvimento de experimentos práticos, combinados a uma sólida base teórica, com o objetivo de desenvolver habilidades imprescindíveis ao exercício profissional, além de ratificar a compreensão dos diferentes conteúdos abordados teoricamente (Esmeraldo et al, 2019). Tais atividades podem ser desenvolvidas de diferentes formas no contexto dos projetos pedagógicos, com suas vantagens e desvantagens, considerando eficácia, eficiência e custos: 1) processos de simulação (virtualização); 2) ambientes laboratoriais especializados em montagens eletrônicas e robótica (manipulação física efetiva); 3) virtualização e manipulação física concomitantemente, ou seja, integrando processos de simulação com montagens físicas; e, 4) laboratórios remotos de aprendizagem que, atualmente, são objeto de estudo do estado da arte em experimentações em estruturas de cursos técnicos e engenharias (Hayashi & Hayashi, 2020).…”

“…Na literatura, o uso de simuladores como abordagem de apoio ao aprendizado em projeto de sistemas computacionais não é uma abordagem recente. Alguns trabalhos, como os apresentados em (Nikolic et al, 2009;Penna & Freitas, 2013;Sartor, Soares, & Daniel, 2020;Esmeraldo, Mendes, Cartaxo, & Lisboa, 2019), realizam comparações entre diferentes simuladores, de acordo com métricas predeterminadas, para estabelecer um compromisso na adoção de algum deles e, com isso, obter apoio ao aprendizado em projetos de sistemas computacionais. Entre as métricas adotadas, destacam-se: granularidade (nível de detalhes, opções de configuração e variabilidade de componentes de hardware); desempenho e precisão dos resultados da simulação; suporte à simulação de aplicações de usuário; e interfaces de usuário (em linha de comando, gráficas e web).…”

“…Ainda na literatura, há os simuladores que buscam abstrair os detalhes de implementação RBIE v.31 -2023 dos respectivos componentes de hardware reais, visando aumentar o desempenho das simulações, e os que abordam desde componentes específicos de hardware, para tratar de conceitos específicos ou mais avançados -, como são os casos dos simuladores de determinados processadores e de memórias cache (Xavier, Rodrigues, & Júnior, 2011) -, até os simuladores de sistemas completos (Penna & Freitas, 2013;Esmeraldo et al, 2019), que trazem uma visão macro das funcionalidades de cada componente e de comunicação entre eles. Outros trabalhos incluem simuladores com implementação em nível de hardware, como é o caso daqueles descritos em Linguagem de Descrição de Hardware (HDL) (Awedh & Mueen, 2015), com objetivo de apresentar os diferentes níveis de abstração no projeto de um sistema digital real; e, por fim, os que incluem, além do ambiente de simulação, mecanismos para sua integração com componentes físicos de hardware (Black, 2016;Neto, Borges, & Silva, 2017;Esmeraldo et al, 2019), os quais buscam estimular os estudantes a produzirem sistemas eletrônicos reais.…”

Um simulador de apoio ao ensino de linguagem de montagem

“…Nikolic et al (2009) comparam 28 simuladores, e, apesar de praticamente todos possibilitarem a programação em linguagem de máquina, não se aborda a didática destes simuladores na programação em linguagem de montagem. Esmeraldo et al (2019) comparam 16 simuladores utilizando 7 métricas, incluindo uma específica para linguagem de montagem. Destes, foram escolhidos pela simplicidade ao aluno iniciante o CompSim, MarieSim, SIMAEAC, SimuS.…”

Abordagem metodológica para o ensino de Arquitetura de Computadores em ambientes não formais

“…No estudo, são propostos simuladores para diferentes conteúdos disciplinares dentro da AC, tais como: o funcionamento do computador ENIAC, ciclo de busca e execução de processos, funcionamento de processadores por meio de instruções em linguagens de baixo nível, projeto e implementação de circuitos lógicos, gerenciamento de processos e memória na camada do sistema operacional. Outros trabalhos encontrados, também, realizaram análises comparativas entre simuladores (Radivojevic et al, 2018;Esmeraldo et al, 2019).…”