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Repositório de exercícios e projetos desenvolvidos na disciplina Sistemas de Programação da Poli-USP.

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🖥️ Sistemas de Programação

Bem-vindo ao repositório dos Laboratórios da disciplina PCS3616 - Sistemas de Programação da Poli-USP. Este repositório contém os exercícios e projetos mais interessantes desenvolvidos ao longo do quadrimestre, cobrindo diversas áreas, como máquinas de Turing, linguagem de máquina MVN, e Assembly.

Introdução Teórica

Máquinas de Turing

As Máquinas de Turing são modelos teóricos de computação introduzidos por Alan Turing em 1936. Elas são compostas por:

  • Uma fita infinita que funciona como memória, dividida em células que podem conter símbolos.
  • Um cabeçote de leitura/escrita que se move pela fita, lendo e escrevendo símbolos.
  • Um conjunto de estados e regras que determinam as ações do cabeçote com base no símbolo lido e no estado atual.'

Exemplo Simples:

Uma Máquina de Turing que inverte uma sequência binária (troca 0 por 1 e vice-versa):

  • Entrada: 0110
  • Saída: 1001
Implementação Simples (Pseudo-código):
Estado Inicial: S0

Regras:
1. Se S0 e lê 0, escreve 1, move para a direita, continua em S0
2. Se S0 e lê 1, escreve 0, move para a direita, continua em S0
3. Se S0 e lê branco (fim da fita), para

Máquinas de Von Neumann

As Máquinas de Von Neumann, também conhecidas como Arquitetura de Von Neumann, são a base dos computadores modernos, propostas por John von Neumann em 1945. Elas são caracterizadas por:

  • Uma unidade central de processamento (CPU) que executa instruções.
  • Memória que armazena dados e instruções.
  • Dispositivos de entrada e saída para comunicação com o mundo externo.

Exemplo Simples:

Um programa em linguagem de máquina MVN que soma dois números:

  • Entrada: Dois números armazenados nas posições de memória 1 e 2.
  • Saída: A soma dos dois números armazenada na posição de memória 3.

Implementação Simples (Pseudo-código MVN)

LOAD M(1)    ; Carrega o valor da posição 1 para o registrador
ADD M(2)     ; Soma o valor da posição 2 ao valor do registrador
STORE M(3)   ; Armazena o resultado na posição 3
HALT         ; Termina a execução

Conteúdo do Repositório

Este repositório é dividido em diretórios que correspondem a diferentes laboratórios realizados durante o curso:

Lab 1 - Simulação de Máquinas de Turing

Objetivo:

Implementar máquinas de Turing para realizar operações básicas.

  • mt_soma.txt: Implementa uma Máquina de Turing que calcula a soma x + y.
  • mt_subtracao.txt: Implementa uma Máquina de Turing que calcula a subtração x - y, com x > y e tratamento de erros.
  • mt_soma_binaria.txt: Implementa uma Máquina de Turing que calcula a soma x + y em binário, com tamanho máximo de dígitos limitado a 8.

Instruções:

  • Instalar as ferramentas necessárias.
  • Testar o código usando o script python.

Lab 2 - Simulador e Programação MVN

Objetivo:

Criar e testar programas na linguagem de máquina MVN para operações aritméticas e de entrada/saída.

  • ex1-soma.mvn: Soma dois valores e armazena o resultado em uma posição de memória.
  • ex2-subtracao.mvn: Subtrai dois valores usando uma sub-rotina.
  • ex3-io.mvn: Lê dois números do teclado e imprime a soma.

Instruções:

  • Baixar e inicializar o simulador MVN.
  • Executar os programas usando o terminal Python ou diretamente.

Lab 3 - Triângulos e Mnemônicos em MVN

Objetivo: Implementar máquinas de Turing para realizar operações básicas.

  • triangulos.mvn: Determina se três valores formam um triângulo e qual o tipo.
  • op-mnem.mvn: Converte entre códigos de operações e seus mnemônicos.
  • quadrados-perfeitos.mvn: Calcula e tabela os quadrados perfeitos dos primeiros 64 números naturais.

Instruções:

  • Instalar as ferramentas necessárias.
  • Testar o código usando o simulador MVN.

Lab 4 - Pilha e Mnemônicos em Assembly MVN

Objetivo:

Escrever e testar código em Assembly (ASM) para MVN, incluindo a implementação de sub-rotinas e uso da pilha.

  • op-mnem.asm: Implementa as sub-rotinas OP2MNEM e MNEM2OP em Assembly.
  • stack.asm: Implementa rotinas para empilhar e desempilhar valores usando a pilha da MVN.

Instruções:

  • Instalar as ferramentas de montagem, ligação e relocação.
  • Compilar e testar o código ASM gerado.

Lab 5 - Biblioteca de Strings em Assembly MVN

Objetivo: Implementar máquinas de Turing para realizar operações básicas.

  • string.asm: Implementa funções STRLEN e STRCMP para manipulação de strings.

Instruções:

  • Montar, ligar e relocar o código ASM.
  • Testar as funções de manipulação de strings.

Instalação e Uso

Para compilar e testar os programas, siga as instruções específicas em cada laboratório para instalar ferramentas e executar o código (README.md de cada diretório). Referências para ferramentas e exemplos de execução estão disponíveis nos arquivos de cada laboratório.

Links Úteis