ORDENADOR DE 8 BITS: 8 Pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Para simular esto, necesita un software llamado LOGISIM, es un simulador digital muy liviano (6 MB), lo guiaré a través de cada paso y los consejos que debe seguir para obtener un resultado final y, en el camino, aprenderemos cómo Las computadoras se fabrican haciendo nuestro propio lenguaje ensamblador personalizado.

Este diseño se basa en la arquitectura de Von Neumann, donde se utiliza la misma memoria tanto para los datos de instrucción como para los datos del programa, y el mismo BUS se utiliza tanto para la transferencia de datos como para la transferencia de direcciones.

Paso 1: Comencemos con la creación de módulos

Una computadora de 8 bits en su conjunto es complicada de entender y hacer, así que vamos a dividirla en diferentes módulos.

entre todos los módulos más comunes se encuentran los registros, que son esencialmente bloques de construcción de circuitos digitales.

LOGISIM es muy fácil de usar, ya tiene la mayoría de los módulos mencionados a continuación en su biblioteca incorporada.

los módulos son:

1. ALU

2. Registros de propósito general

3. AUTOBÚS

4. RAM

5. Registro de direcciones de memoria (MAR)

6. Registro de instrucciones (IR)

7. Contador

8. Visualización y registro de visualización

9. Lógica de control

10. Controlador lógico de control

El desafío es hacer que estos módulos se interconecten entre sí utilizando un BUS común en determinados intervalos de tiempo predeterminados, luego se puede ejecutar un conjunto de instrucciones, como aritmáticas, lógicas.

Paso 2: ALU (unidad aritmática y lógica)

Primero necesitamos hacer una biblioteca personalizada llamada ALU para poder agregarla en nuestro circuito principal (computadora completa con todos los módulos).

Para crear una biblioteca, simplemente comience con un schmatics normal que se muestra en este paso usando sumador, restador, multiplicador, divisor y MUX integrados. guárdalo! y eso todo !!!

así que cuando necesite ALU todo lo que tiene que hacer es ir al proyecto> cargar biblioteca> biblioteca logisim ubicar su archivo ALU.circ. Una vez que haya terminado con el esquema, haga clic en el icono en la esquina superior izquierda para hacer el símbolo del esquema de ALU.

debe seguir estos pasos para todos los módulos que crea para que al final podamos utilizarlos con facilidad.

ALU es el corazón de todos los procesadores, como sugiere el nombre, realiza todas las operaciones aritmáticas y lógicas.

nuestra ALU puede hacer sumas, restas, multiplicaciones, divisiones (se puede actualizar para realizar operaciones lógicas).

El modo de operación se decide por el valor de selección de 4 bits de la siguiente manera, 0101 para añadir

0110 para restar

0111 para multiplicar

1000 para la división

los módulos utilizados dentro de ALU ya están disponibles en la biblioteca incorporada de LOGISIM.

Nota: el resultado no se almacena en la ALU, por lo que necesitamos un registro externo

Paso 3: Registros de propósito general (Reg A, B, C, D, Display Reg)

Los registros son básicamente n números de flipflops para almacenar un byte o un tipo de datos superior.

así que haga un registro colocando 8 flipflops en D como se muestra, y también haga un símbolo para ello.

Reg A y Reg B están conectados directamente a ALU como dos operandos, pero Reg C, D y Display Register están separados.

Paso 4: RAM

Nuestra RAM es relativamente pequeña, pero juega un papel muy importante ya que almacena los datos del programa y los datos de instrucción, ya que es de solo 16 bytes, tenemos que almacenar datos de instrucción (código) al principio y datos de programa (variables) en el resto bytes.

LOGISIM tiene un bloque incorporado para RAM, así que solo inclúyelo.

La RAM contiene los datos y las direcciones necesarias para ejecutar el programa de ensamblaje personalizado.

Paso 5: Registro de instrucciones y registro de direcciones de memoria

Básicamente, estos registros actúan como búferes, manteniendo las direcciones y los datos anteriores en ellos, y las salidas cuando alguna vez lo requiera la RAM.

Paso 6: Reloj Prescalar

Este módulo era necesario, esto divide la velocidad del reloj con el Prescaler, lo que resulta en velocidades de reloj más bajas.

Paso 7: Lógica de control, ROM

Y la parte más crítica, la lógica de control y la ROM, la ROM aquí es básicamente un reemplazo de la lógica cableada de la lógica de control.

Y el módulo junto a él es un controlador personalizado para la ROM solo para esta arquitectura.

Paso 8: Pantalla

Aquí es donde se mostrará la salida, y el resultado también se puede almacenar en el registro de pantalla.

Obtenga los archivos necesarios de AQUÍ.