Копал в поисках хорошего материала — и откопал вот это чудо:

HOMS — Hardware-Oriented Microprocessor Simulator, или аппаратно-ориентированный симулятор микропроцессора. Автор этого образовательного проекта — профессор, написавший две книги в области электроники и программирования:

• An Educational Guide to the AVR Microcontroller Programming: AVR Programming::Demystified (Assembly Language)

• The Ultimate Educational Guide to MIPS Assembly Programming

Github автора.

В первоисточнике о проекте утверждается, что:

• комплектующие доступны на любом рынке электроники;

• возможно создавать инструкции ассемблера под свои задачи;

• HOMS не требует ПК.

Лицензия — CC BY-NC-SA 4.0 DEED.

Полное техническое описание HOMS в PDF.