Überprüfung digitaler Schaltungen mit dem Hades-Simulator

Zur automatischen Überprüfung digitaler Schaltungen können Sie unser Simulations-Framework Hades einsetzen. Dazu haben wir die Software um Funktionen ergänzt, die speziell für die Vorlesung T1 im WS2004 und die zugehörigen Übungsaufgaben erstellt wurden. Weitere Informationen zur Originalversion von Hades finden Sie auf der Hades-Homepage.

Download des Simulators (WS2004-Version)

Das Hades Simulations-Framework ist vollständig in Java realisiert; Sie benötigen zum Ausführen des Simulators eine Java Runtime (JRE oder JDK) der Version 1.3 oder höher. Wegen diverser Verbesserungen ist JDK 1.4.2 oder JDK 5.0 empfehlenswert.

Wenn Sie ein vollständiges JDK 1.4.2 installiert haben, können Sie den Java Webstart Installer zum Download benutzen; bitte klicken Sie dann einfach hier auf den Button:

(Java Webstart erforderlich).

Hinweis: Damit Sie Ihre Schaltungen nach dem Entwurf auch Abspeichern und evtl. Drucken können, benötigt die Software natürlich die entsprechenden Rechte (Dateien lesen und schreiben, Druckerzugriff, etc.) auf Ihrem Rechner. Der Java Webstart-Downloader wird nach dem Download der Software nachfragen, ob Sie der Anwendung diese Rechte zugestehen wollen. Um die horrenden Kosten für eine kommerzielle digitale Signatur zu sparen, verwenden wir ein 'self-signed' Archiv. Bitte ignorieren Sie den Warnhinweis und erlauben Sie die Ausführung des Programms. Nach dem ersten Download können Sie dann mit dem Simulator auch offline arbeiten. Wenn Sie Hades bei bestehender Internet-Verbindung starten, überprüft der Java Webstart Downloader automatisch, ob eventuell eine aktualisierte Version zur Verfügung steht.

Alternativ können Sie das JAR-Archiv mit der Software auch direkt hier herunterladen:

Dokumentation zum Simulator

Derzeit steht die folgende Dokumentation zum Editor und Simulator zur Verfügung:

Starten des Simulators und einige Tips:

Wenn Sie die Webstart-Version des Simulators benutzen, können Sie sich vom Installer automatisch Startmenüeinträge erstellen lassen. Ansonsten können Sie den Simulator auch (mühsamer) über das Webstart-Kontrollpanel bzw. das javaws Programm starten. Alternativ können Sie das JAR-Archiv auch direkt herunterladen und dann mit java -jar hades-ws2004.jar starten.

Durch Drücken der ESC-Taste (escape) können Sie jeden Hades-Befehl abbrechen; zum Beispiel um einen unbeabsichtig angelegten neuen Draht zu löschen.

Die meisten Funktionen des Editors können über das Menü und alternativ über Tastatur-Shortcuts erreicht werden. Viele Edit-Funktionen sind auch über das Popup-Menü auf der eigentlichen Editorfläche zu erreichen.

Falls sich eine Schaltung nicht wie gewünscht verhält, ist es oft sinnvoll, die Simulation kurz zu stoppen (Rewind-Taste (<<) im unteren Simulator-Kontrollpanel) und dann wieder zu starten (Run-Taste (>) im Simulator-Kontrollpanel).

Benutzen Sie zur Visualisierung möglichst den Glow-Mode (im View-Menü umschaltbar), damit die logischen Werte auf den einzelnen Leitungen direkt mit Farben hervorgehoben werden. Die Farben cyan und magenta deuten auf uninitialisierte bzw. undefinierte Werte hin: zum Beispiel nicht angeschlossene oder kurzgeschlossene Leitungen.

Hinweise zur Überprüfung der T1-Übungsaufgaben

Um die aktuell im Editor geladene Schaltung zu überprüfen, wählen Sie bitte den entsprechenden Menüpunkt aus dem T1-Menü des Editors aus. Die Algorithmen zur Überprüfung testen zunächst strukturelle Merkmale der aktuellen Schaltung, etwa ob alle Gattereingänge beschaltet sind und welche Typen von Gattern verwendet werden. Anschließend wird im Hintergrund eine zusätzliche Schaltung geladen (eine sogenannte Testbench), die Ihre Schaltung als Teilkomponente enthält und die Ausgangswerte Ihrer Schaltung überwacht. Durch Simulation der Testbench ergibt sich eine digitale Signatur Ihrer Schaltung, die nur bei korrekter Schaltung den erwarteten Wert annimmt. Der Vorgang der Simulation kann durchaus einige Sekunden dauern; bitte haben Sie eventuell etwas Geduld.

Leider liefert die Signaturanalyse zwar eine Information darüber, ob die aktuelle Schaltung der Musterlösung entspricht oder nicht, aber keine Hilfestellung bei Abweichungen. Falls Abweichungen auftreten, sollten Sie zunächst noch einmal mit der interaktiven Simulation überprüfen, ob Ihre Schaltung wirklich wie gewünscht arbeitet, oder ob einige Ausgangswerte undefiniert sind oder die falschen Werte aufweisen.

Natürlich kann es trotzdem passieren, dass Sie von Ihrer Lösung vollkommen überzeugt sind, während das zugehörige Applet diese Lösung pauschal als falsch bewertet. Zum einen wird die Software zur Überprüfung das erste Mal praktisch eingesetzt, und sowohl die Software selbst als auch die Musterlösungen können Fehler enthalten. Zum anderen sind bei einigen Aufgaben mehrere Lösungsansätze möglich, die nicht unbedingt alle bereits von vornherein in den Musterlösungen vorgesehen sind.

Feedback

Da die Software erstmalig im praktischen Einsatz erprobt wird, können Fehler nicht ausgeschlossen werden. Wir sind über Kritik, insbesondere aber alle Verbesserungsvorschläge und Anregungen zur technischen Umsetzung und zum didaktischen Konzept dankbar. Hinweise und Feedback bitte einfach per Mail direkt an <hendrich/heide>@informatik.uni-hamburg.de schicken oder mit den Übungsgruppenleitern diskutieren.

Impressum
26.11.2004, last update 14.01.2005.

http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/lehre/ws2004/t1Uebung/applets/hades.html