Эмулятор стекового процессора

Описание проекта

Данный проект представляет собой эмулятор процессора с безадресной (стековой) архитектурой и Гарвардской организацией памяти (разделение памяти команд и данных). Эмулятор разработан для выполнения программ на ассемблере и визуализации работы процессора в реальном времени.

Основные особенности

• Стековая архитектура: Все операции выполняются над данными, расположенными на стеке
• Гарвардская архитектура: Раздельная память для команд и данных
• Визуализация состояния: Регистры, флаги, стек и память отображаются в реальном времени
• Встроенный ассемблер: Преобразование мнемокода в машинные инструкции
• Интерактивное управление: Пошаговое выполнение и отладка программ

Функциональные требования

Эмулируемые компоненты

• Регистр команд (IR): Текущая выполняемая команда (машинный код + ассемблер)
• Счетчик команд (PC): Адрес следующей команды в памяти
• Стек данных: LIFO-структура для операций с данными
• Указатель стека (SP): Адрес вершины стека в памяти
• Регистр флагов: Z (ноль), S (знак), C (перенос), V (переполнение)
• Память команд: 16-битные инструкции (отдельная область)
• Память данных: Ячейки для массивов и рабочих данных

Система команд

• Формат команд: 16-битные инструкции фиксированной длины
• Типы операций:
  • Пересылка данных (PUSH, POP)
  • Арифметические операции (ADD, SUB, MUL)
  • Логические операции (AND, OR, NOT)
  • Операции сравнения (CMP)
  • Управление выполнением (JMP, JZ, JNZ, CALL, RET, HALT)

Поддерживаемые задачи

1. Сумма элементов массива (массив из 6-15 элементов)
2. Свертка двух массивов (по 10 элементов каждый)

Структура массивов в памяти

Память данных:
Адрес 0x1000: [Размер массива A]
Адрес 0x1001: [Элемент A1]
Адрес 0x1002: [Элемент A2]
...
Адрес 0x1010: [Размер массива B]
Адрес 0x1011: [Элемент B1]
Адрес 0x1012: [Элемент B2]

Интерфейс пользователя

1. Панель управления и состояние процессора

- Регистр команд (IR) с машинным кодом и ассемблерным представлением
- Счетчик команд (PC)
- Стек данных с визуализацией LIFO
- Указатель стека (SP)
- Регистр флагов (Z, S, C, V)

2. Блоки памяти

• Вкладка "Память команд": Таблица с адресами, машинными кодами и ассемблерными мнемониками
• Вкладка "Память данных": Таблица с адресами, значениями и комментариями для массивов

3. Редактор кода и управление

• Текстовый редактор с подсветкой синтаксиса ассемблера
• Кнопки управления: Ассемблировать, Сброс, Стоп, Шаг, Пуск
• Предустановленные программы для задач

4. Консоль вывода

• Вкладка для ошибок ассемблирования
• Вкладка для системных сообщений

Пример программы

Сумма элементов массива

; Инициализация
PUSH [0x1000]    ; Загружаем размер массива
PUSH 0           ; Инициализируем аккумулятор

LOOP:
  DUP            ; Дублируем счетчик
  JZ EXIT        ; Если счетчик = 0, выходим
  DEC            ; Уменьшаем счетчик
  SWAP           ; Меняем счетчик и аккумулятор местами
  
  ; Загружаем следующий элемент массива
  PUSH [0x1001]  ; Базовый адрес массива
  ADD            ; Добавляем смещение
  LOAD           ; Загружаем значение элемента
  
  ADD            ; Добавляем к аккумулятору
  SWAP           ; Возвращаем счетчик на вершину
  JMP LOOP       ; Повторяем цикл

EXIT:
  POP            ; Убираем счетчик со стека
  PUSH [0x1100]  ; Адрес для результата
  STORE          ; Сохраняем результат
  HALT           ; Завершаем выполнение

Эмулятор стекового процессора с Гарвардской архитектурой

Современный веб-интерфейс для эмуляции процессора с безадресной (стековой) архитектурой и раздельной памятью команд и данных.

Стек технологий

Frontend Framework

• React 19.1.1 - Библиотека для создания пользовательских интерфейсов
• TypeScript 5.8.3 - Типизированный JavaScript для масштабируемых приложений

Build Tools

• Vite 5.0.0 - Быстрый инструмент сборки для современного фронтенда
• ESLint - Линтер для обеспечения качества кода

UI Library

• PrimeReact 10.9.7 - Богатая библиотека компонентов для React
• PrimeIcons 7.0.0 - Набор иконок для интерфейса

State Management

• Zustand 5.0.8 - Легковесное управление состоянием

Styling

• CSS3 - Современные стили с градиентами и анимациями
• Glassmorphism - Полупрозрачные эффекты
• Responsive Design - Адаптивный дизайн для всех устройств

Особенности

UI/UX

• Glassmorphism дизайн - Полупрозрачные карточки с размытием
• Градиентные фоны - Профессиональная синяя цветовая схема
• Плавные анимации - Fade-in эффекты и hover анимации
• Адаптивность - Корректное отображение на всех устройствах

Функциональность

• Редактор ассемблера - С подсветкой синтаксиса и автодополнением
• Готовые примеры - Программы для суммы массива и свертки
• Справочник команд - Полная документация по ассемблеру
• Визуализация состояния - Регистры, флаги, стек и память
• Пошаговое выполнение - Отладка программ

Структура проекта

src/
├── components/           # React компоненты
│   ├── TaskPanel/       # Панель заданий
│   ├── CommandEditor/   # Редактор ассемблера
│   ├── ProcessorView/   # Состояние процессора
│   ├── MemoryView/      # Память и история
│   ├── ControlPanel/    # Управление выполнением
│   └── TechStack/       # Стек технологий
├── store/               # Zustand store
├── types/               # TypeScript типы
├── styles/              # Глобальные стили
└── App.tsx             # Главный компонент

Запуск проекта

# Установка зависимостей
npm install

# Запуск dev сервера
npm run dev

# Сборка для продакшена
npm run build

# Предварительный просмотр сборки
npm run preview

Доступные команды

Пересылка данных

• PUSH <value> - поместить значение на стек
• POP - извлечь значение со стека
• DUP - дублировать верхний элемент стека
• SWAP - поменять местами два верхних элемента

Арифметические операции

• ADD - сложение
• SUB - вычитание
• MUL - умножение
• DIV - деление
• INC - инкремент
• DEC - декремент

Управление выполнением

• JMP <label> - безусловный переход
• JZ <label> - переход если ноль
• JNZ <label> - переход если не ноль
• HALT - остановка выполнения

Поддерживаемые задачи

1. Сумма элементов массива - Вычисление суммы всех элементов массива из 6-15 элементов
2. Свертка двух массивов - Вычисление свертки двух массивов по 10 элементов каждый

Разработка

Проект использует современные инструменты разработки:

• Hot Module Replacement - Мгновенное обновление при изменениях
• TypeScript - Проверка типов во время разработки
• ESLint - Автоматическая проверка кода
• Vite - Быстрая сборка и разработка

Лицензия

MIT License - свободное использование и модификация.