8BITOVÝ POČÍTAČ: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Abyste to mohli simulovat, potřebujete software LOGISIM, což je velmi lehký (6 MB) digitální simulátor, který vás provede každým krokem a tipy, kterými se musíte řídit, abyste získali konečný výsledek, a na cestě se naučíme, jak počítače jsou vyráběny vytvořením zcela nového vlastního montážního jazyka !!!

Tento návrh je založen na architektuře Von Neumann, kde je pro instrukční data i programová data použita stejná paměť a pro přenos dat i přenos adres je použita stejná sběrnice.

Krok 1: Začněme s výrobou modulů

8bitový počítač jako celek je složitý na pochopení i na výrobu, proto jej rozdělíme na různé moduly

mezi všemi nejběžnějšími moduly jsou registry, které jsou v podstatě stavebními kameny digitálních obvodů.

LOGISIM je velmi uživatelsky přívětivý, ve své vestavěné knihovně již má většinu níže uvedených modulů.

moduly jsou:

1. ALU

2. Registry pro obecné účely

3. AUTOBUS

4. RAM

5. Register adresy paměti (MAR)

6. Registrace instrukcí (IR)

7. Počitadlo

8. Displej a registr zobrazení

9. Řídicí logika

10. Řídicí logický řadič

Výzvou je přimět tyto moduly k vzájemnému propojení pomocí společné sběrnice v konkrétních předem stanovených časových intervalech, poté je možné provést sadu instrukcí, jako aritmatické, logické.

Krok 2: ALU (aritmatická a logická jednotka)

Nejprve musíme vytvořit vlastní knihovnu s názvem ALU, abychom ji mohli přidat do našeho hlavního okruhu (kompletní počítač se všemi moduly).

Chcete -li vytvořit knihovnu, začněte běžným schématem zobrazeným v tomto kroku pomocí vestavěného sčítače, odečítače, multiplikátoru, děliče a MUX. ulož to! a to všechno !!!

takže kdykoli budete potřebovat ALU, vše, co musíte udělat, je přejít na projekt> načíst knihovnu> knihovnu logisim najít váš soubor ALU.circ. Až budete hotovi se schématem, kliknutím na ikonu v levém horním rohu vytvoříte symbol pro ALU schéma.

musíte postupovat podle těchto kroků pro všechny moduly, které vytvoříte, abychom je nakonec mohli snadno použít.

ALU je srdcem všech procesorů, jak název napovídá, že provádí všechny aritmatické a logické operace.

naše ALU umí sčítání, odčítání, násobení, dělení (lze upgradovat na logické operace).

O provozním režimu rozhoduje 4bitová hodnota výběru následovně, 0101 za přidání

0110 pro odčítání

0111 pro násobení

1000 za rozdělení

moduly používané v ALU jsou již k dispozici ve vestavěné knihovně LOGISIM.

Poznámka: Výsledek není uložen v ALU, proto potřebujeme externí registr

Krok 3: Registry pro obecné účely (Reg A, B, C, D, Display Reg)

Registry jsou v podstatě n počet flipflopsů pro uložení bajtu nebo vyššího datového typu.

vytvořte tedy registr uspořádáním 8 D-flipflops, jak je znázorněno, a také pro něj vytvořte symbol.

Reg A a Reg B jsou přímo připojeny k ALU jako dva operandy, ale Reg C, D a displejový registr jsou oddělené.

Krok 4: RAM

Naše RAM je relativně malá, ale hraje velmi důležitou roli, protože ukládá programová data a instrukční data, protože má pouze 16 bytů, musíme na začátek uložit instrukční data (kód) a programová data (proměnné) do odpočinkové bajty.

LOGISIM má vestavěný blok pro RAM, takže jej stačí zahrnout.

RAM uchovává data, adresy potřebné ke spuštění programu vlastní montáže.

Krok 5: Registrace instrukcí a registr adres paměti

Tyto registry v zásadě fungují jako vyrovnávací paměti, které v sobě uchovávají předchozí adresy a data, a výstupy, kdykoli je to pro RAM zapotřebí.

Krok 6: Hodiny Prescalar

Tento modul byl nezbytný, to rozděluje rychlost hodin pomocí Prescaleru, což má za následek nižší rychlosti hodin.

Krok 7: Control Logic, ROM

A nejkritičtější část, Control Logic a ROM, ROM zde, je v podstatě náhradou za pevně zapojenou logiku řídicí logiky.

A modul vedle něj je přizpůsobený ovladač pro ROM pouze pro tuto architekturu.

Krok 8: Zobrazení

Zde se zobrazí výstup a výsledek lze také uložit do registru zobrazení.

Potřebné soubory získáte ZDE.