Informatik ➟ Modellrechner

Modellrechner MOPS

Ein Modellrechner simuliert in vereinfachter Form die Abläufe in einem realen Rechner (Computer). Ziel eines solchen Modellrechners ist es, diese Abläufe verständlich und nachvollziehbar zu machen und eine prozessor­nahe Programmierung dieses Modellrechners zu ermöglichen.

Der MOPS

MOPS steht für Modellrechner mit Pseudoassembler: Ein didaktisch ausgerichteter Modellrechner für den Einsatz im Unterricht der Sekundarstufe I. Kombiniert mit einem Assembler, der eigentlich keiner ist, weil keine echte Assemblierung stattfindet und kein echter Maschinencode erzeugt wird – lediglich ein Pseudcode, der im MOPS-Modellrechner ausgeführt wird. Außerdem beinhaltet der MOPS noch einen einfachen Quelltext-Editor und wird so zur integrierten Entwicklungsumgebung: Mnemonischer Assembler-Quelltext kann eingegeben, anschließend assembliert und dann im Modellrechner ausgeführt werden.

Der MOPS-Modellrechner ist aufgebaut wie ein Von-Neumann-Rechner (VNR), die Abläufe innerhalb des VNR sind dementsprechend Von-Neumann-Zyklen. Die folgende Abbildung zeigt den MOPS in Aktion.

MOPS-VNR

Technische Daten

Da der MOPS nur ein Modellrechner ist, hat er natürlich keine echte Hardware. So hat die CPU keine messbare Taktfrequenz, der Hauptspeicher jedoch eine konkrete Kapazität (nämlich 72 Speicherzellen bzw. 144 Byte). Das ist natürlich in Zeiten von Gigabyte erschreckend wenig, aber für einen Modellrechner völlig ausreichend und hat den Vorteil, dass man den gesamten Hauptspeicher(inhalt) jederzeit auf dem Bildschirm sehen kann.

Weiterhin kann der VNR des MOPS nur mit ganzzahligen dezimalen Werten im Bereich von -9999 bis 9999 umgehen und arbeitet intern – anders als echte Computer – ebenfalls im Dezimalsystem. Dies ist aus didaktischen Gründen sinnvoll, damit beim Ablauf eines Programms im VNR der Zusammenhang zwischen den Werten im Assembler-Quelltext und den Werten in den Registern und dem Hauptspeicher des VNR für die Schüler herstellbar ist. Die Verwendung von hexadezimaler oder gar binärer Darstellung hätte das Verständnis erheblich erschwert.

Download

Der MOPS ist kostenlos und darf – unverändert! – beliebig weitergegeben werden, sofern man dafür kein Geld verlangt. Die Windows-Version wird mit einem Installationsprogramm geliefert, bei der Linux-Version handelt es sich um Python-Bytecode, der einen Python-Interpreter mit passender Versionsnummer benötigt, um ausgeführt zu werden. Der Python-Interpreter kann bei Bedarf aus den offiziellen Paketquellen der verwendeten Distribution installiert werden. Nähere Hinweise enthält das MOPS-Download-Paket.

MOPS, Download bei heise MOPS 1.0 für Windows
MOPS 1.01 für Linux (PyPy 2.2 ≙ Python 2.7)
MOPS 1.01 für Linux (Python 3.2)
MOPS 1.01 für Linux (Python 3.3)
MOPS 1.01 für Linux (Python 3.4)
MOPS 1.01 für Linux (Python 3.5)
Bedienungsanleitung für den MOPS (PDF)