کامپیوتر 8 بیتی: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

برای شبیه سازی این مورد ، به نرم افزاری به نام LOGISIM نیاز دارید ، یک شبیه ساز دیجیتالی با وزن بسیار کم (6 مگابایت) ، شما را در هر مرحله و نکاتی که باید برای دستیابی به نتیجه نهایی و نکاتی که باید رعایت کنید ، دنبال می کند. کامپیوترها با ساختن یک اسمبلی کاملاً سفارشی از زبان ما ساخته می شوند !!!.

این طرح بر اساس معماری فون نویمان طراحی شده است ، جایی که از حافظه یکسانی برای داده های دستورالعمل و داده های برنامه استفاده می شود و از BUS یکسان برای انتقال داده و انتقال آدرس استفاده می شود.

مرحله 1: اجازه دهید با ساخت ماژول ها شروع کنیم

درک و ساخت یک کامپیوتر 8 بیتی پیچیده است ، بنابراین اجازه دهید آن را به ماژول های مختلف تقسیم کنید

در بین همه ماژول های متداول ، رجیسترها وجود دارند که اساساً بلوک های سازنده مدارهای دیجیتالی هستند.

LOGISIM بسیار کاربر پسند است ، در حال حاضر اکثر ماژول های ذکر شده در زیر را در کتابخانه داخلی خود دارد.

ماژولها عبارتند از:

1. ALU

2. ثبت های عمومی

3. BUS

4. RAM

5. ثبت آدرس حافظه (MAR)

6. ثبت دستورالعمل (IR)

7. شمارنده

8. نمایش و نمایش ثبت

9. منطق کنترل

10. کنترل کننده منطقی را کنترل کنید

چالش این است که این ماژول ها با استفاده از یک BUS مشترک در بازه های زمانی از پیش تعیین شده به یکدیگر متصل شوند ، سپس مجموعه ای از دستورالعمل ها مانند حساب ، منطقی انجام می شود.

مرحله 2: ALU (واحد حسابی و منطقی)

ابتدا باید یک کتابخانه سفارشی به نام ALU ایجاد کنیم تا بتوانیم آن را در مدار اصلی خود (رایانه کامل با همه ماژول ها) اضافه کنیم.

برای ایجاد یک کتابخانه ، کافی است با یک اسکماتیک معمولی که در این مرحله نشان داده شده است ، با استفاده از افزودنی ساخته شده ، تفریق کننده ، ضرب کننده ، تقسیم کننده و MUX شروع کنید. ذخیره کنید! و این همه !!!

بنابراین هر زمان که نیاز به ALU دارید تنها کاری که باید انجام دهید این است که پروژه> بارگیری کتابخانه> کتابخانه logisim را پیدا کنید و فایل ALU.circ خود را پیدا کنید. پس از انجام شماتیک ، روی نماد در گوشه سمت چپ بالا کلیک کنید تا نماد شماتیک ALU ایجاد شود.

شما باید این مراحل را برای همه ماژول هایی که ایجاد می کنید دنبال کنید تا در پایان بتوانیم به راحتی از آنها استفاده کنیم.

ALU قلب همه پردازنده ها است ، همانطور که از نامش پیداست تمام عملیات محاسباتی و منطقی را انجام می دهد.

ALU ما می تواند جمع ، تفریق ، ضرب ، تقسیم (برای انجام عملیات منطقی قابل ارتقا است) انجام دهد.

حالت عملکرد توسط مقدار انتخاب 4bit به شرح زیر تعیین می شود ،

0101 برای افزودن

0110 برای تفریق

0111 برای ضرب

1000 برای تقسیم

ماژول های مورد استفاده در ALU در حال حاضر در کتابخانه ساخته شده LOGISIM موجود است.

توجه: نتیجه در ALU ذخیره نمی شود ، بنابراین ما نیاز به یک ثبت خارجی داریم

مرحله 3: ثبت های عمومی (Reg A، B، C، D، Display Reg)

اساساً ثبت نامها n تعداد فلیپ فلاپ برای ذخیره یک بایت یا نوع داده بالاتر است.

بنابراین با ترتیب 8 D-flipflops مطابق شکل ، ثبت نام کنید و همچنین نمادی برای آن ایجاد کنید.

Reg A و Reg B مستقیماً به دو عملوند به ALU متصل می شوند ، اما Reg C ، D و Register Register جداگانه هستند.

مرحله 4: RAM

RAM ما نسبتاً کوچک است ، اما از آنجا که داده های برنامه و دستورالعمل را ذخیره می کند ، نقش بسیار مهمی را ایفا می کند ، زیرا فقط 16 بایت است ، ما باید داده های دستورالعمل (کد) در ابتدا و داده های برنامه (متغیرها) را در بایت استراحت

LOGISIM یک بلوک داخلی برای RAM دارد ، بنابراین فقط آن را وارد کنید.

RAM داده ها ، آدرس های مورد نیاز برای اجرای برنامه مونتاژ سفارشی را در خود نگه می دارد.

مرحله 5: ثبت دستورالعمل و ثبت نام آدرس حافظه

اساساً ، این رجیسترها به عنوان بافر عمل می کنند و آدرس ها و داده های قبلی را در آنها ذخیره می کنند و در صورت لزوم برای RAM خروجی می دهند.

مرحله 6: ساعت Prescalar

این ماژول ضروری بود ، این سرعت ساعت را با Prescaler تقسیم می کند و در نتیجه سرعت ساعت کمتر می شود.

مرحله 7: کنترل منطق ، ROM

و مهمترین بخش ، Control Logic و ROM ، ROM در اینجا اساساً جایگزینی برای منطق سخت منطق کنترل است.

و ماژول کنار آن یک راننده سفارشی برای ROM فقط برای این معماری است.

مرحله 8: نمایش

این جایی است که خروجی قرار است نمایش داده شود ، و نتیجه را می توان در رجیستر نمایش ذخیره کرد.

فایلهای لازم را از اینجا دریافت کنید.