8BIT COMPUTER: 8 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Om dit te simuleren, heb je software nodig met de naam LOGISIM, het is een zeer lichtgewicht (6MB) digitale simulator, ik zal je door elke stap en tips leiden die je moet volgen om een eindresultaat te krijgen en onderweg zullen we leren hoe computers worden gemaakt door een geheel nieuwe aangepaste assembleertaal van ons te maken!!!.

Dit ontwerp is gebaseerd op de Von Neumann-architectuur, waarbij hetzelfde geheugen wordt gebruikt voor zowel instructiegegevens als programmagegevens, en dezelfde BUS wordt gebruikt voor zowel gegevensoverdracht als adresoverdracht.

Stap 1: Laten we beginnen met het maken van modules

Een 8bit-computer is een geheel dat ingewikkeld is om te begrijpen en te maken, dus laten we het in verschillende modules verdelen

onder alle meest voorkomende modules zijn registers, die in wezen bouwstenen zijn van digitale schakelingen.

LOGISIM is zeer gebruiksvriendelijk, het heeft de meeste van de hieronder genoemde modules al in zijn ingebouwde bibliotheek.

de modulen zijn:

1. ALU

2. Registers voor algemene doeleinden

3. BUS

4. RAM

5. Geheugenadresregister (MAR)

6. Instructieregister (IR)

7. Teller

8. Toon en toon register

9. Besturingslogica

10. Besturingslogica-controller:

De uitdaging is om deze modules met elkaar te laten communiceren met behulp van een gemeenschappelijke BUS op bepaalde vooraf bepaalde tijdvakken, waarna een reeks instructies kan worden uitgevoerd, zoals rekenkundig, logisch.

Stap 2: ALU (rekenkundige en logische eenheid)

Eerst moeten we een aangepaste bibliotheek maken met de naam ALU, zodat we deze kunnen toevoegen aan ons hoofdcircuit (complete computer met alle modules).

Om een bibliotheek te maken, begint u gewoon met een normale schema dat in deze stap wordt getoond met behulp van ingebouwde opteller, aftrekker, vermenigvuldiger, deler en MUX. bewaar het! en dat allemaal!!!

dus als je ooit ALU nodig hebt, hoef je alleen maar naar project> bibliotheek laden> logisim-bibliotheek te gaan, zoek je ALU.circ-bestand. als u klaar bent met het schema, klikt u op het pictogram in de linkerbovenhoek om het symbool voor het ALU-schema te maken.

je moet deze stappen volgen voor alle modules die je maakt, zodat we ze uiteindelijk gemakkelijk kunnen gebruiken.

ALU is het hart van alle processors, zoals de naam al doet vermoeden, het doet alle rekenkundige en logische bewerkingen.

onze ALU kan optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delen (kan worden opgewaardeerd om logische bewerkingen uit te voeren).

De werkingsmodus wordt als volgt bepaald door de 4-bits selectiewaarde, 0101 voor toevoeging

0110 voor aftrekken

0111 voor vermenigvuldiging

1000 voor deling

de modules die in ALU worden gebruikt, zijn al beschikbaar in de ingebouwde bibliotheek van LOGISIM.

Opmerking: het resultaat wordt niet opgeslagen in de ALU, dus we hebben een extern register nodig

Stap 3: Registers voor algemeen gebruik (Reg A, B, C, D, Display Reg)

Registers zijn in feite n aantal flipflops om een byte of een hoger datatype op te slaan.

dus maak een register door 8 D-flipflops te rangschikken zoals getoond, en maak er ook een symbool voor.

Reg A en Reg B zijn direct verbonden met ALU als twee operanden, maar Reg C, D en display Register zijn gescheiden.

Stap 4: RAM

Ons RAM-geheugen is relatief klein, maar het speelt een zeer vitale rol omdat het de programmagegevens en instructiegegevens opslaat, aangezien het slechts 16 bytes is, we instructiegegevens (code) aan het begin moeten opslaan en programmagegevens (variabelen) in de rust bytes.

LOGISIM heeft een ingebouwd blok voor RAM, dus voeg het gewoon toe.

RAM bevat de gegevens, adressen die nodig zijn om het aangepaste assemblageprogramma uit te voeren.

Stap 5: Instructieregister en geheugenadresregister

Kortom, deze registers fungeren als buffers, die de vorige adressen en gegevens erin bevatten, en uitgangen wanneer dat ooit nodig is voor het RAM.

Stap 6: Klok prescalar

Deze module was nodig, deze verdeelt de kloksnelheid met de Prescaler, wat resulteert in lagere kloksnelheden.

Stap 7: Besturingslogica, ROM

En het meest kritieke onderdeel, de besturingslogica, en ROM, ROM is hier in feite een vervanging voor de vast bedrade logica van besturingslogica.

En de module ernaast is een op maat gemaakte driver voor de ROM alleen voor deze architectuur.

Stap 8: Weergeven

Dit is waar de uitvoer wordt weergegeven en het resultaat kan ook in het display-register worden opgeslagen.

Haal HIER de benodigde bestanden.