Come funziona un microprocessore? Scriviamo un simulatore da zero in C

Programmazione in linguaggio C - Video 30

Oggi entriamo nel cuore del funzionamento di un computer e, più nello specifico, di un microprocessore. Non lo faremo analizzando l’hardware fisico, ma approcciando il problema dal punto di vista software: implementeremo in Linguaggio C un simulatore completo di una macchina ipotetica chiamata Simpletron.
Questo esercizio, tratto dal libro "Linguaggio C - Il linguaggio C. Fondamenti e tecniche di programmazione", è fondamentale per chiunque voglia capire cosa succede davvero “sotto il cofano” quando eseguiamo del codice. Il Simpletron è un computer decimale (non binario, per semplicità didattica) che opera su parole intere con segno e ci permette di esplorare i concetti cardine dell’architettura degli elaboratori senza la complessità dell’assembler moderno.

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👉 Sorgente del codice illustrato nel video per i sottoscrittori su Patreon:   / sorgente-in-c-145276083  

Nel video scriveremo il codice per simulare:
• La Memoria: Un array di 100 parole per ospitare istruzioni e dati (Architettura di Von Neumann).
• I Registri: Accumulatore, Instruction Counter e Instruction Register.
• L’ALU e la Control Unit: Implementeremo il ciclo di fetch-decode-execute utilizzando costrutti C come  switch  e puntatori.
• Il set di istruzioni (SML): Creeremo un interprete per operazioni di I/O, calcolo aritmetico e salti condizionati (branching).

Vedremo anche come caricare un “programma” da file di testo, gestire l’input/output da tastiera e fare il debug della memoria tramite un dump esadecimale (o meglio, decimale in questo caso). È un progetto eccellente per affinare la conoscenza dei puntatori in C e comprendere la logica sequenziale di una CPU.

Argomenti trattati nel video:
🔹 Struttura interna di una CPU: ALU, Registri e Bus (simulato).
🔹 Il ciclo macchina: prelievo, decodifica ed esecuzione.
🔹 Gestione della memoria e puntatori in C.
🔹 Implementazione di un set di istruzioni (Opcode e Operandi).
🔹 Caricamento e parsing di file di testo per l’esecuzione dei programmi.

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La funzione load_program corretta:

void load_program(const char* const filename, int* const m) {
char buffer[MAXLEN];
FILE* fp = fopen(filename, "r");

unsigned int add = 0;
while (fgets(buffer, MAXLEN, fp) != NULL && add ＜ MEM_SIZE) {
sscanf(buffer, "%d", &m[add++]);
}

fclose(fp);
}



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