Simulador de un banco de registros

Introducción

Este proyecto consiste en el desarrollo de un simulador de un banco de registros con 8 registros, del r0 al r7. El banco de registros contará con 5 entradas y 2 salidas.

Las entradas serán las siguientes:

• regA: para seleccionar el registro del que se mostrará su contenido en la salida A.
• regB: para seleccionar el registro del que se mostrará su contenido en la salida B.
• regC: para seleccionar el registro en el que se escribirá el valor indicado en la entrada dato.
• dato: para indicar el valor que se deberá escribir en el registro indicado por la entrada regC.
• L: para indicar si se quiere realizar una operación de lectura en el banco de registros (cuando esté marcada) o de escritura (cuando esté desmarcada).

Las salidas del banco de registros serán las siguientes:

• A: muestra el contenido del registro indicado en la entrada regA.
• B: muestra el contenido del registro indicado en la entrada regB.

Asimismo, la aplicación proporcionará un botón Actualizar que cuando se pulse, activará la simulación del funcionamiento del banco de registros. A saber:

• Si la entrada L está marcada, se simulará una operación de lectura actualizando el valor de las salidas A y B con el contenido de los registros indicados en las entradas regA y regB, respectivamente.
• Por el contrario, si la entrada L no está marcada, se simulará una operación de escritura actualizando el contenido del registro indicado por la entrada regC con el valor de la entrada dato.

En este proyecto se utilizarán:

• Elementos gráficos: cuadros de texto, casillas, etiquetas y botones.
• Elementos de disposición gráfica: HorizontalArrangement y TableArrangement.
• Programación: listas de elementos, uso de objectos (instancias de una clase), lectura y escritura de propiedades de objetos, programación orientada a eventos, definición y llamada a procedimientos y estructuras de control repetitivas y condicionales.

Se propone construir esta aplicación de forma incremental, siguiendo los pasos que se describen a continuación.

Paso 1: registros

El primer paso consistirá en desarrollar una aplicación que utilice una lista para almacenar el contenido de los registros del r0 al r7 (que se inicializarán con los números del 1 al 8) y que muestre en pantalla su contenido.

La interfaz gráfica constará de los siguientes elementos:

• 8 etiquetas para los nombres de los registros, con el nombre que se les haya asignado por defecto, que mostrarán el texto «r0», «r1», ..., «r7»,.
• 8 etiquetas para mostrar el contenido de cada registro, que se renombrarán a r0, r1, ..., r7 y que inicialmente tendrán el texto «¿?» (el código de la aplicación deberá encargarse de modificarlas con el contenido del registro correspondiente).

El código de la aplicación deberá:

• Inicializar una variable global llamada registros con una lista de 8 elementos con los números del 1 al 8.
• Cuando se inicialice la pantalla, actualizar el texto de las etiquetas r0, r1, ..., r7 con los elementos de la lista que se encuentren en las posiciones de la 1 al 8, respectivamente.

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Paso 2: inicialización de la lista registros por programa

Se propone a continuación que en lugar de inicializar la lista registros a mano, esta se inicialice utilizando código. Para ello, deberán realizarse los siguientes cambios:

• En lugar de crear la lista directamente con 8 elementos y especificando el valor de cada uno de ellos, se deberá crear una lista vacía que se asignará a la variable global registros.
• Cuando se inicialice la pantalla, antes de la inicialización de los textos de las etiquetas r0 a r7, se deberán añadir elementos a la lista utilizando una estructura de control que permita añadir a la lista 8 elementos con los números del 1 al 8, respectivamente.

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Extensión 2.1: modifica el código para que los elementos de la lista se inicialicen con los números 10, 20, 30, ..., 80.

Extensión 2.2: modifica el código para que el contenido de los registros se visualice en hexadecimal.

Paso 3: lectura del banco de registros

El objetivo de este paso es añadir las entradas y salidas relacionadas con la lectura del banco de registros y el código necesario para simular una operación de lectura del banco de registros. Para ello, deberán añadirse los siguientes elementos gráficos:

• Dos cuadros de texto que se renombrarán a regA y regB, respectivamente, que solo admitirán entradas numéricas y que, para facilitar las pruebas de la aplicación, se iniciarán con dos números cualesquiera entre 0 y 7.
• Dos etiquetas para identificar los dos cuadros de texto anteriores con los textos «regA» y «regB», respectivamente.
• Dos etiquetas que se renombrarán a A y B, respectivamente, y que inicialmente tendrán el texto «¿?».
• Dos etiquetas para identificar las dos etiquetas anteriores con los textos «A» y «B», respectivamente.
• Un botón que se renombrará a Actualizar con el texto «Actualizar».

Además, deberá añadirse código de tal forma que cuando el usuario pulse el botón Actualizar, se muestre en las etiquetas A y B el contenido de los registros especificados en las entradas regA y regB, respectivamente. Para esta parte se recomienda:

• Crear un procedimiento lee que se encargue de actualizar las salidas en función del valor presente en las entradas. Cuando desarrolles este procedimiento deberás tener en cuenta que los registros del banco de registros van del 0 al 7, que estos están almacenados en una lista, registros, y que en MIT App Inventor el primer elemento de una lista está en la posición 1.
• Añadir el código necesario para que cuando se pulse el botón Actualizar, se llame al procedimiento lee.

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Extensión 3.1: modifica la interfaz gráfica y el código para en lugar de utilizar cuadros de texto para las entradas regA y regB, se utilicen sendos Spinners.

Extensión 3.2: modifica el código para que las salidas A y B se muestren en hexadecimal.

Paso 4: Escritura en el banco de registros

El objetivo de este paso es añadir las entradas y salidas relacionadas con la escritura del banco de registros y el código necesario para simular una operación de escritura del banco de registros. Para ello, deberán añadirse los siguientes elementos gráficos:

• Dos cuadros de texto que se renombrarán a regC y dato, respectivamente, que solo admitirán entradas numéricas y que, para facilitar las pruebas de la aplicación, se iniciarán con dos números cualesquiera (el de regC entre 0 y 7).
• Dos etiquetas para identificar los dos cuadros de texto anteriores con los textos «regC» y «dato», respectivamente.

Además, deberá añadirse código de tal forma que cuando el usuario pulse el botón Actualizar, se actualice el contenido del registro indicado por regC con el valor de dato y esta actualización se muestre en pantalla. Para esta parte se recomienda:

• Crear un procedimiento actualiza_etiquetas al que se moverá el código que actualmente está en el manejador del evento correspondiente a la inicialización de la pantalla y que se encarga de copiar cada elemento de la lista registros a las etiquetas r0 a la r7.
• Llamar al procedimiento actualiza_etiquetas desde el manejador del evento correspondiente a la inicialización de la pantalla.
• Crear un procedimiento escribe que escriba el valor de dato en el elemento de la lista correspondiente al registro regC y que llame al procedimiento actualiza_etiquetas.
• Modificar el código que cuando se pulse el botón Actualizar llama al procedimiento lee para que en su lugar se llame al procedimiento escribe.

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Extensión 4.1: modifica la interfaz gráfica y el código para en lugar de utilizar un cuadro de texto para la entrada regC, se utilice un Spinner.

Paso 5: Selección entre lectura o escritura en el banco de registros

El objetivo de último paso es añadir la entrada de control L que permitirá seleccionar qué operación, lectura o escritura, se deberá realizar cuando se pulse el botón Actualizar. Para ello, deberán añadirse los siguientes elementos gráficos:

• Una casilla (Checkbox) que se renombrarán a L, que inicialmente estará marcada y sin texto.
• Una etiqueta para identificar la casilla anterior con el texto «L».

Además, deberá añadirse código de tal forma que cuando el usuario pulse el botón Actualizar, se llame al procedimiento lee si la casilla L está marcada o al procedimiento escribe si está desmarcada.

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Extensión 5.1: modifica el código para que al leer o escribir en un registro, se indique gráficamente qué registro se ha leído o escrito cambiando el color de fondo de la etiqueta asociada a ese registro. (Se recomienda crear un procedimiento que dado un número de registro, cambie el color de fondo de dicho registro. De esta forma, bastará con llamar a ese procedimiento cada vez que se lea o escriba un registro simplemente indicando el número del registro del que se ha leído o en el que se ha escrito.)

Extensión 5.6 (avanzada): Integrar el simulador del banco de registros con el simulador de una ALU descrito en el proyecto anterior de tal forma que:

• Las entradas A y B de la ALU se obtengan directamente de los valores presentes en las salidas A y B del banco de registros.
• La entrada dato del banco de registros se obtenga directamente de la salida Resultado de la ALU.
• Cuando se pulse el botón actualizar se realicen las secuencias de pasos necesarios para que:
  1. El banco de registros lea el contenido de los registros indicados en sus entradas regA y regB;
  2. La ALU realice la operación que se haya seleccionado previamente sobre los números proporcionados por el banco de registros; y, finalmente,
  3. El banco de registros almacene en el registro indicado por regC el resultado obtenido por la ALU.

Conclusión

En este proyecto se ha desarrollado un simulador de un banco de registros de 8 registros, que puede proporcionar el contenido de los registros indicados por sus entradas regA y regB y escribir el número presente en su entrada dato en el registro dado por la entrada regC.

Para realizar este proyecto se han utilizado:

• Elementos gráficos: cuadros de texto, casillas, etiquetas y botones.
• Elementos de disposición gráfica: HorizontalArrangement y TableArrangement.
• Programación: listas de elementos, uso de objectos (instancias de una clase), lectura y escritura de propiedades de objetos, programación orientada a eventos, definición y llamada a procedimientos y estructuras de control repetitivas y condicionales.