Desarrollo de un entorno de prácticas de laboratorio en ensamblador de ARM para un sistema Raspberry Pi con el sistema operativo RISC OS

Abstract

RESUMEN: El estudio de la Estructura y Organización de los Computadores comprende una parte importante de la formación obligatoria de un graduado en Ingeniería Informática. Estas asignaturas pretenden desarrollar la capacidad de conocer, comprender y evaluar la estructura y arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman. Para adquirir dichas capacidades, se estudia la arquitectura concreta de un procesador. Actualmente la Universidad de Cantabria, en el marco de un proyecto de innovación docente, se ha decido a realizar el cambio a la arquitectura ARM, una arquitectura cada vez más utilizada para la enseñanza en diversas Universidades. Este proyecto, por lo tanto, está centrado en el análisis de cuál es el sistema hardware con arquitectura ARM más adecuado para sustituir los procesadores con arquitectura MIPS, que hay disponibles en el laboratorio docente. Para ello se investigará cuáles son las plataformas y dispositivos más adecuados para el aprendizaje de la arquitectura, teniendo en cuenta que el planteamiento inicial es que una misma arquitectura sea empleada en la mayor parte de los niveles de enseñanza de los fundamentos hardware de los computadores. No sólo en los niveles más bajos, sino también en aquellos aspectos del sistema operativo que están más cercanos al hardware. Para empezar, analizaremos los diferentes modelos de Raspberry Pi disponibles y seleccionaremos el que más se aproxima a nuestros objetivos. Posteriormente se realizará un estudio del sistema operativo RISC OS, para determinar si es el adecuado para alcanzar ese doble objetivo anteriormente planteado. Se investigará cuáles son los compiladores disponibles, que nos permitan generar programas tanto en código ensamblador como C para RISC OS, así como un programa adecuado para depurar el código de nuestras prácticas. Para asegurarnos de que todo lo anteriormente analizado cumple con lo esperado, se realizarán diversas prácticas en el nuevo laboratorio.

ABSTRACT: The study of the Structure and Organization of Computers comprises an important part of the compulsory training of a graduate in Computer Engineering. These subjects aim to develop the ability to know, understand and evaluate the structure and architecture of computers, as well as the basic components that make them up. To acquire these capabilities, we study the architecture of a processor. Currently the University of Cantabria, within the framework of a teaching innovation project, has decided to make the change to ARM architecture, an architecture increasingly used for teaching in various universities. This project, therefore, is centered in the analysis of which is the hardware system with architecture ARM more suitable to replace the processors with architecture MIPS, that are available in the teaching laboratory. This will investigate which platforms and devices are most suitable for learning architecture, taking into account that the initial approach is that the same architecture is used in most of the teaching levels of the hardware fundamentals of computers. Not only at lower levels, but also in those aspects of the operating system that are closer to the hardware. To begin, we will analyze the different models of Raspberry Pi available and select the one that is closest to our objectives. Subsequently, a study of the RISC OS operating system will be carried out, to determine if it is adequate to reach this double objective previously raised. We will investigate which compilers are available, which allow us to generate programs in both assembler and C code for RISC OS, as well as a suitable program to debug the code of our practices. To ensure that everything discussed above meets what was expected, various practices will be carried out in the new laboratory.