8BITOVÝ POČÍTAČ: 8 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-13 06:58

Na simuláciu tohto je potrebný softvér LOGISIM, veľmi ľahký digitálny simulátor (6 MB), ktorý vás prevedie každým krokom a radami, ktoré musíte dodržať, aby ste dosiahli konečný výsledok, a na ceste sa naučíme, ako počítače sa vyrábajú vytvorením úplne nového vlastného jazyka Assembly !!!.

Tento návrh je založený na architektúre Von Neumann, kde sa na inštrukčné údaje aj na programové údaje používa rovnaká pamäť a na prenos údajov aj prenos adries sa používa rovnaká zbernica.

Krok 1: Začnime s výrobou modulov

8bitový počítač ako celok je komplikovaný na pochopenie a výrobu, preto ho rozdeľme na rôzne moduly

medzi všetkými najbežnejšími modulmi sú registre, ktoré sú v podstate stavebnými kameňmi digitálnych obvodov.

LOGISIM je veľmi užívateľsky príjemný, vo svojej vstavanej knižnici už má väčšinu nižšie uvedených modulov.

moduly sú:

1. ALU

2. Registre na všeobecné účely

3. AUTOBUS

4. RAM

5. Register adresy pamäte (MAR)

6. Register inštrukcií (IR)

7. Počítadlo

8. Displej a register displeja

9. Riadiaca logika

10. Riadiaci logický regulátor

Výzvou je prinútiť tieto moduly k vzájomnému prepojeniu pomocou spoločnej zbernice v konkrétnych vopred určených časových úsekoch, potom je možné vykonať sadu inštrukcií, ako aritmatických, logických.

Krok 2: ALU (aritmatická a logická jednotka)

Najprv musíme vytvoriť vlastnú knižnicu s názvom ALU, aby sme ju mohli pridať do nášho hlavného obvodu (kompletný počítač so všetkými modulmi).

Ak chcete vytvoriť knižnicu, začnite normálnou schémou zobrazenou v tomto kroku pomocou vstavanej sčítačky, odčítačky, multiplikátora, rozdeľovača a MUX. ulož to! a to je všetko !!!

takže kedykoľvek budete potrebovať ALU, stačí urobiť projekt> načítať knižnicu> knižnicu logisim a vyhľadať súbor ALU.circ. Po dokončení schémy kliknite na ikonu v ľavom hornom rohu a vytvorte symbol pre schému ALU.

musíte postupovať podľa týchto krokov pre všetky moduly, ktoré vyrobíte, aby sme ich na konci mohli ľahko použiť.

ALU je srdcom všetkých procesorov, ako už názov napovedá, že robí všetky aritmatické a logické operácie.

naša ALU dokáže sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie (dá sa aktualizovať tak, aby robilo logické operácie).

O prevádzkovom režime rozhoduje 4bitová hodnota výberu nasledovne, 0101 na doplnenie

0110 na odčítanie

0111 na násobenie

1000 za rozdelenie

moduly použité vo vnútri ALU sú už k dispozícii vo vstavanej knižnici LOGISIM.

Poznámka: Výsledok nie je uložený v ALU, preto potrebujeme externý register

Krok 3: Registre na všeobecné účely (Reg A, B, C, D, Display Reg)

Registre sú v podstate n počet flipflopov na uloženie bajtu alebo vyššieho dátového typu.

urobte teda register usporiadaním 8 D-flipflopov podľa obrázku a tiež preň vytvorte symbol.

Reg A a Reg B sú priamo pripojené k ALU ako dva operandy, ale Reg C, D a register displeja sú oddelené.

Krok 4: RAM

Naša RAM je relatívne malá, ale hrá veľmi dôležitú úlohu, pretože ukladá programové údaje a inštrukčné údaje, pretože má iba 16 bajtov, musíme na začiatku uložiť inštrukčné údaje (kód) a programové údaje (premenné) do zvyšné bajty.

LOGISIM má vstavaný blok pre pamäť RAM, stačí ho zahrnúť.

RAM obsahuje údaje, adresy potrebné na spustenie programu vlastnej montáže.

Krok 5: Register inštrukcií a register adresy pamäte

V zásade tieto registre fungujú ako vyrovnávacie pamäte, v ktorých sú uložené predchádzajúce adresy a údaje a výstupy, kedykoľvek sú pre pamäť RAM potrebné.

Krok 6: Hodiny Prescalar

Tento modul bol potrebný, čím sa hodiny delia pomocou Prescaleru, čo má za následok nižšie hodiny.

Krok 7: Control Logic, ROM

A najdôležitejšia časť, Control Logic a ROM, ROM tu, je v zásade náhradou za pevne zapojenú logiku riadiacej logiky.

A modul vedľa neho je na mieru šitý ovládač pre ROM iba pre túto architektúru.

Krok 8: Zobrazenie

Tu sa zobrazí výstup a výsledok sa dá uložiť aj do registra na displeji.

Potrebné súbory získate TU.