ULM-Simulator installieren

Der ULM-Simulator ist selbst in C++ geschrieben. Um diesen benutzen zu können, sind folgende Schritte notwenig:

Den C++ Souce-Code von der ULR

http://www.mathematik.uni-ulm.de/~lehn/ulm.cc

herunterladen.
Den Source-Code mit einem C++ Compiler übersetzen

g++ -Wall -std=c++11 -o ulm ulm.cc
An einem kleinen Beispiel testen, ob alles funktioniert.

Demo für das Herunterladen und installieren

$shell> wget http://www.mathematik.uni-ulm.de/~lehn/ulm.cc
--2016-04-23 12:10:21--  http://www.mathematik.uni-ulm.de/~lehn/ulm.cc
Resolving www-proxy.uni-ulm.de... 134.60.1.151
Connecting to www-proxy.uni-ulm.de|134.60.1.151|:3128... connected.
Proxy request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 14696 (14K)
Saving to: 'ulm.cc'

     0K .......... ....                                       100% 10.4M=0.001s

2016-04-23 12:10:21 (10.4 MB/s) - 'ulm.cc' saved [14696/14696]
$shell> g++ -Wall -std=c++11 -o ulm ulm.cc
$shell> ls
ulm
ulm.cc
$shell>

Format für Programme in ULM-Maschinencode

Ein Programm in ULM-Maschinencode, das mit dem ULM-Simulator ausgeführt werden kann, sieht beispielsweise so aus

session01/demo/example.ulm

20 00 05     # orq  $32,  %0,  %5
05 F8 0A     # movq -8(%5),     %10
00 00 00     # halt
00 00 00     # halt
00 00 00     # halt
00 00 00     # halt
FF FF FF FF     # .quad -1
FF FF FF FF     #

Zu beachten ist:

Pro Zeile steht ein Maschinenbefehl.
Leerzeichen werden ignoriert.
Der Maschinenbefehl muss als Hexadezimalzahl dargestellt sein.
Pro Zeilen werden nur die ersten acht Ziffern gelesen. Der Rest einer Zeile kann als Kommentar für den Maschinencode verwendet werden. Eine Zeile mit

01 23 45 67 # Das soll ...

ist also äquivalent zu

01234567#Dassoll...

Man muss einen Kommentar nicht mit # einleiten. Auch

01234567Dassoll...

ist für die Maschine einfach nur

01234567

Auch dieses Beispiel kann mit wget geladen werden:

$shell> wget http://www.mathematik.uni-ulm.de/~lehn/example.ulm
--2016-04-23 12:10:23--  http://www.mathematik.uni-ulm.de/~lehn/example.ulm
Resolving www-proxy.uni-ulm.de... 134.60.1.151
Connecting to www-proxy.uni-ulm.de|134.60.1.151|:3128... connected.
Proxy request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 213
Saving to: 'example.ulm'

     0K                                                       100% 36.7M=0s

2016-04-23 12:10:23 (36.7 MB/s) - 'example.ulm' saved [213/213]
$shell>

Demo zum Testen des ULM-Simulators

Auf der Kommadozeile startet man die ULM, indem man als Argument den Dateinamen für ein Maschinenprogramm übergibt. Zum Beispiel

./ulm example.ulm

Per Default wird die ULM dieses Programm interaktiv ausführen, das heisst

Zunächst wird der Zustand der Maschine beim Start dargstellt. Bevor der erste Befehl ausgeführt wurde (CPU-Cycle 0).
Drückt man Return wird jeweils der nächste Befehl ausgeführt und der neue Zustand der Maschine dargestellt.

Die Maschine kann auch nicht-interaktiv mit der Option -r (run) gestartet werden. Dann rauscht das durch wie in diesem Demo:

$shell> ./ulm -r example.ulm
CPU cycles done    0

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
81 20 00 05 11 05 f8 0a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|0                      |8                      |16                     |24                     |32                     |40                     |48                     |56                     
|0x0                    |0x8                    |0x10                   |0x18                   |0x20                   |0x28                   |0x30                   |0x38                   

Reg0    0x0000000000000000
Reg1    0x0000000000000000  IP: 0
Reg2    0x0000000000000000  IR: halt
Reg3    0x6c00706d5f00706d
Reg4    0xfefc873708046a5c
Reg5    0xfec39211fec39211
Reg6    0xfee004f008046ab0
Reg7    0x0000a004feffa910
Reg8    0xfec2fd88fefe2cee
Reg9    0xfeffa9100000075d
Reg10   0xfee004f0fefd2c62
Reg11   0xfec25ad0fec287b8
Reg12   0xfee28ee4fefe2cee
Reg13   0xfeffa910000011af
Reg14   0x3874534e3774534e
Reg15   0xfefc873708046ab4


ZF = 0, OF = 0, SF = 0, CF = 0


CPU cycles done    1

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
81 20 00 05 11 05 f8 0a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|0                      |8                      |16                     |24                     |32                     |40                     |48                     |56                     
|0x0                    |0x8                    |0x10                   |0x18                   |0x20                   |0x28                   |0x30                   |0x38                   

Reg0    0x0000000000000000
Reg1    0x0000000000000004  IP: 4
Reg2    0x0000000081200005  IR: orq   $32, %0, %5
Reg3    0x6c00706d5f00706d
Reg4    0xfefc873708046a5c
Reg5    0x0000000000000020
Reg6    0xfee004f008046ab0
Reg7    0x0000a004feffa910
Reg8    0xfec2fd88fefe2cee
Reg9    0xfeffa9100000075d
Reg10   0xfee004f0fefd2c62
Reg11   0xfec25ad0fec287b8
Reg12   0xfee28ee4fefe2cee
Reg13   0xfeffa910000011af
Reg14   0x3874534e3774534e
Reg15   0xfefc873708046ab4


ZF = 0, OF = 0, SF = 0, CF = 0


CPU cycles done    2

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
81 20 00 05 11 05 f8 0a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|0                      |8                      |16                     |24                     |32                     |40                     |48                     |56                     
|0x0                    |0x8                    |0x10                   |0x18                   |0x20                   |0x28                   |0x30                   |0x38                   

Reg0    0x0000000000000000
Reg1    0x0000000000000008  IP: 8
Reg2    0x000000001105f80a  IR: movq -8(%5), %10
Reg3    0x6c00706d5f00706d
Reg4    0xfefc873708046a5c
Reg5    0x0000000000000020
Reg6    0xfee004f008046ab0
Reg7    0x0000a004feffa910
Reg8    0xfec2fd88fefe2cee
Reg9    0xfeffa9100000075d
Reg10   0xffffffffffffffff
Reg11   0xfec25ad0fec287b8
Reg12   0xfee28ee4fefe2cee
Reg13   0xfeffa910000011af
Reg14   0x3874534e3774534e
Reg15   0xfefc873708046ab4


ZF = 0, OF = 0, SF = 0, CF = 0


CPU cycles done    3

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
81 20 00 05 11 05 f8 0a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|0                      |8                      |16                     |24                     |32                     |40                     |48                     |56                     
|0x0                    |0x8                    |0x10                   |0x18                   |0x20                   |0x28                   |0x30                   |0x38                   

Reg0    0x0000000000000000
Reg1    0x000000000000000c  IP: 12
Reg2    0x0000000000000000  IR: halt
Reg3    0x6c00706d5f00706d
Reg4    0xfefc873708046a5c
Reg5    0x0000000000000020
Reg6    0xfee004f008046ab0
Reg7    0x0000a004feffa910
Reg8    0xfec2fd88fefe2cee
Reg9    0xfeffa9100000075d
Reg10   0xffffffffffffffff
Reg11   0xfec25ad0fec287b8
Reg12   0xfee28ee4fefe2cee
Reg13   0xfeffa910000011af
Reg14   0x3874534e3774534e
Reg15   0xfefc873708046ab4


ZF = 0, OF = 0, SF = 0, CF = 0
$shell>