מחשב 8BIT: 8 שלבים

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

כדי לדמות זאת, אתה זקוק לתוכנה בשם LOGISIM, סימולטור דיגיטלי קל מאוד (6MB), לא אעביר אותך בכל שלב וטיפים שעליך לעקוב אחר כדי לקבל תוצאה סופית ועל הדרך נלמד כיצד מחשבים מיוצרים על ידי יצירת שפת הרכבה מותאמת אישית משלנו !!!.

עיצוב זה מבוסס על ארכיטקטורת פון נוימן, שבה אותו זיכרון משמש הן לנתוני הוראה והן לנתוני תוכניות, ואותו BUS משמש הן להעברת נתונים והן להעברת כתובות.

שלב 1: נתחיל ביצירת מודולים

מחשב של 8 ביט כולו הוא מסובך להבנה וייצור, ולכן מאפשר לחלק אותו למודולים שונים

בין כל המודולים הנפוצים ביותר הם רגיסטרים שהם בעצם אבני בניין של מעגלים דיגיטליים.

LOGISIM מאוד ידידותי למשתמש, כבר יש את רוב המודולים המוזכרים להלן בספרייה המובנית שלה.

המודולים הם:

1. ALU

2. רשימות למטרות כלליות

3. אוטובוס

4. זיכרון RAM

5. רישום כתובות זיכרון (MAR)

6. מרשם הוראות (IR)

7. מונה

8. רשום תצוגה ותצוגה

9. לוגיקת השליטה

10. בקר לוגיקת הבקרה

האתגר הוא לגרום למודולים אלה להתממשק זה עם זה באמצעות BUS משותף בחלקי זמן מסוימים שנקבעו מראש, ואז ניתן לבצע מערך הוראות, כמו אריתמטי, הגיוני.

שלב 2: ALU (יחידה אריתמטית והגיונית)

ראשית עלינו ליצור ספרייה מותאמת אישית בשם ALU כדי שנוכל להוסיף אותה במעגל הראשי שלנו (מחשב מלא עם כל המודולים).

ליצירת ספריה, התחל עם סכמטיקה רגילה המוצגת בשלב זה באמצעות אפרדר מובנה, מפחית, מכפיל, מחלק ו- MUX. שמור את זה! וזה הכל !!!

אז בכל פעם שאתה צריך ALU כל מה שאתה צריך לעשות הוא ללכת לפרויקט> לטעון ספרייה> ספריית logisim לאתר את קובץ ALU.circ שלך. לאחר סיום הסכימה, לחץ על הסמל בפינה השמאלית העליונה כדי להפוך את הסמל לתרשים ALU.

עליך לבצע את השלבים הבאים עבור כל המודולים שאתה יוצר, כך שבסופו של דבר נוכל לנצל אותם בקלות.

ALU הוא לבם של כל המעבדים, כפי שהשם מרמז שהוא עושה את כל הפעולות האריתמטיות והלוגיות.

ALU שלנו יכול לבצע חיבור, חיסור, כפל, חלוקה (ניתן לשדרג לביצוע פעולות לוגיות).

מצב הפעולה נקבע על ידי ערך הבחירה של 4 ביט כדלקמן, 0101 לתוספת

0110 לצורך חיסור

0111 לכפל

1000 לחלוקה

המודולים המשמשים בתוך ALU כבר זמינים בספרייה המובנית של LOGISIM.

הערה: התוצאה אינה מאוחסנת ב- ALU, ולכן אנו זקוקים לרשם חיצוני

שלב 3: רשימות למטרות כלליות (Reg A, B, C, D, Reg Display)

רישומים הם בעצם מספר כפכפים לאחסון בתים או סוג נתונים גבוה יותר.

אז צור רישום על ידי סידור 8 כפכפי D כפי שמוצג, וגם צור עבורו סמל.

Reg A ו- Reg B מחוברים ישירות ל- ALU כשני אופרנדים, אך Reg C, D ו- Register Register נפרדים.

שלב 4: זיכרון RAM

ה- RAM שלנו קטן יחסית, אך הוא ממלא תפקיד חיוני מאוד מכיוון שהוא מאחסן את נתוני התוכנית ונתוני ההוראה, מכיוון שהוא מכיל 16 בתים בלבד, עלינו לאחסן נתוני הדרכה (קוד) בתחילת הנתונים ונתוני התוכנית (משתנים) ב בתים מנוחה.

ל- LOGISIM יש בלוק מובנה עבור זיכרון RAM, אז כלול אותו.

RAM מכיל את הנתונים, הכתובות הדרושות להפעלת תוכנית ההרכבה המותאמת אישית.

שלב 5: רישום הוראות ורשום כתובות זיכרון

ביסודו של דבר, הרישומים הללו פועלים כמאגרים, ומחזיקים בהם את הכתובות והנתונים הקודמים ותפוקות כאשר נדרשים אי פעם עבור ה- RAM.

שלב 6: שעון Prescalar

מודול זה היה הכרחי, זה מחלק את מהירות השעון עם מכשיר המקלחת, וכתוצאה מכך מהירות שעון נמוכות יותר.

שלב 7: Logic Control, ROM

והחלק הקריטי ביותר, Control Logic ו- ROM, ROM כאן הוא בעצם תחליף להיגיון הקשיח של לוגיקת השליטה.

והמודול שלצידו הוא מנהל התקן בנוי בהתאמה אישית עבור ה- ROM רק לארכיטקטורה זו.

שלב 8: תצוגה

כאן יוצג הפלט, וניתן לאחסן את התוצאה גם ברשם בתצוגה.

קבל את הקבצים הדרושים מכאן.