Ensino eficaz de arquitecturas de computadores

Introdução

Um dos problemas encontrados no ensino de arquitetura de computadores é fazer com que os alunos compreendam corretamente o funcionamento de um processador, proporcionando também uma visão comparativa sobre algumas possibilidades arquiteturais. As fontes bibliográficas que são usadas no Brasil em particular [1], [2], [3] e [4] apresentam exemplos de arquiteturas relativamente complexas, talhadas para cursos dados no exterior sob condições de ensino ideais que incluem bons laboratórios de computação e monitoria. Essas estratégias de cursos

nem sempre são de fácil aplicação, especialmente nas universidades brasileiras com menores recursos e com alunos de menor nível técnico. Nas várias disciplinas que incluem aspectos de

arquitetura de computadores, que ao longo dos anos temos aplicado em vários cursos e em vários níveis, muitas vezes nos deparamos com a necessidade do uso de modelos mais simples, não só quando se trata de disciplinas aplicadas nos primeiros períodos dos cursos de ciência da computação, mas também nos cursos de sistemas de informação, onde o uso de um modelo

complexo pode significar grandes dificuldades na assimilação desses conceitos.

O ensino efetivo de arquiteturas de computadores praticamente obriga o professor ao uso de um

simulador. Infelizmente, os simuladores atualmente disponíveis para ensino no Brasil (o que muitas vezes significa serem sistemas gratuitos), apresentam uma interface de usuário pouco elaborada e com poucos recursos operacionais, e mesmo considerando o uso de arquiteturas mais simples, é usual por parte dos alunos uma certa dificuldade de trabalhar com eles. Por exemplo, alguns simuladores exibem a necessidade da codificação do programa diretamente em linguagem de

máquina; outros exigem a execução de sequencias de comandos para realizar as ações; outros ainda só suportam a execução em modo DOS. Por outro lado, o ciclo de depuração de qualquer

programa (em particular programas em linguagem de montagem ou linguagem de máquina) exige diversas modificações no código, com idas e vindas entre as etapas de codificação, compilação e execução. O resultado é que poucos alunos conseguem resolver as tarefas de uso do simulador com precisão, e existe sempre alto índice de cópia de soluções. O sistema simulador NeanderWin, apresentado neste artigo, procura resolver esses problemas através um ambiente integrado de desenvolvimento, onde o aluno pode editar o código em linguagem de montagem, compilar e receber imediatamente mensagens relativas a erros de sintaxe, carregar na memória e simular a

execução do programa, com visualização imediata e altamente interativa. O programa, por ser distribuído em código aberto, viabiliza a sua expansão (por outros professores ou por alunos em projeto), possibilitando a exploração de variantes da arquitetura ou adição de

novas ferramentas de ensino ou projeto. O NeanderWin se tornou uma ferramenta muito útil

para o ensino de arquitetura de computadores tendo sido usada pelos autores em turmas com níveis acadêmicos diversificados sempre com grande aproveitamento dos alunos.