Πίνακας περιεχομένων:
2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-13 06:57
Για να το προσομοιώσετε, χρειάζεστε ένα λογισμικό που ονομάζεται LOGISIM, ένας ψηφιακός προσομοιωτής πολύ μικρού βάρους (6MB), που δεν σας οδηγεί σε κάθε βήμα και συμβουλές που πρέπει να ακολουθήσετε για να έχετε ένα τελικό αποτέλεσμα και στο δρόμο θα μάθουμε πώς οι υπολογιστές κατασκευάζονται, δημιουργώντας μια ολοκαίνουργια προσαρμοσμένη γλώσσα συναρμολόγησης δική μας !!!.
Αυτός ο σχεδιασμός βασίζεται στην αρχιτεκτονική Von Neumann, όπου η ίδια μνήμη χρησιμοποιείται τόσο για δεδομένα εντολών όσο και για δεδομένα προγράμματος και το ίδιο BUS χρησιμοποιείται τόσο για τη μεταφορά δεδομένων όσο και για τη μεταφορά διευθύνσεων.
Βήμα 1: Ας ξεκινήσουμε με τη δημιουργία ενοτήτων
Ένας υπολογιστής 8bit στο σύνολό του είναι περίπλοκος στην κατανόηση και στην κατασκευή του, οπότε ας τον χωρίσουμε σε διαφορετικές ενότητες
μεταξύ όλων των πιο συνηθισμένων ενοτήτων είναι οι καταχωρητές, οι οποίοι είναι ουσιαστικά δομικά στοιχεία ψηφιακών κυκλωμάτων.
Το LOGISIM είναι πολύ φιλικό προς το χρήστη, έχει ήδη τις περισσότερες από τις παρακάτω ενότητες στην ενσωματωμένη βιβλιοθήκη του.
οι ενότητες είναι:
1. ALU
2. Μητρώα γενικής χρήσης
3. ΛΕΩΦΟΡΕΙΟ
4. RAM
5. Μητρώο διευθύνσεων μνήμης (MAR)
6. Μητρώο οδηγιών (IR)
7. Μετρητής
8. Εμφάνιση και εμφάνιση μητρώου
9. Λογική ελέγχου
10. Λογικός ελεγκτής ελέγχου
Η πρόκληση κάνει αυτές τις ενότητες να διασυνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ένα κοινό BUS σε συγκεκριμένα προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα, τότε μπορεί να εκτελεστεί ένα σύνολο οδηγιών, όπως αριθμητικές, λογικές.
Βήμα 2: ALU (αριθμητική και λογική μονάδα)
Πρώτα πρέπει να φτιάξουμε μια προσαρμοσμένη βιβλιοθήκη που ονομάζεται ALU, ώστε να μπορούμε να την προσθέσουμε στο κύριο κύκλωμά μας (πλήρης υπολογιστής με όλες τις μονάδες).
Για να δημιουργήσετε μια βιβλιοθήκη, απλώς ξεκινήστε με ένα συνηθισμένο schmatics που εμφανίζεται σε αυτό το βήμα χρησιμοποιώντας ενσωματωμένο αθροιστή, αφαιρέτη, πολλαπλασιαστή, διαιρέτη και MUX. σώσε το! και ολα αυτα !!!
οπότε όποτε χρειαστεί να κάνετε ALU το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να πάτε στο έργο> φόρτωση βιβλιοθήκης> βιβλιοθήκη logisim εντοπίστε το αρχείο ALU.circ. μόλις τελειώσετε με το σχηματικό, κάντε κλικ στο εικονίδιο στην επάνω αριστερή γωνία για να δημιουργήσετε το σύμβολο για το σχηματικό ALU.
πρέπει να ακολουθήσετε αυτά τα βήματα για όλες τις ενότητες που φτιάχνετε, ώστε στο τέλος να τις χρησιμοποιήσουμε με ευκολία.
Το ALU είναι η καρδιά όλων των επεξεργαστών, καθώς το όνομα υποδηλώνει ότι κάνει όλες τις αριθμητικές και λογικές λειτουργίες.
Το ALU μας μπορεί να κάνει προσθήκη, αφαίρεση, πολλαπλασιασμό, διαίρεση (μπορεί να αναβαθμιστεί για να κάνει λογικές πράξεις).
Ο τρόπος λειτουργίας καθορίζεται από την τιμή επιλογής 4bit ως εξής, 0101 για προσθήκη
0110 για αφαίρεση
0111 για πολλαπλασιασμό
1000 για διαίρεση
οι μονάδες που χρησιμοποιούνται στο ALU είναι ήδη διαθέσιμες στην ενσωματωμένη βιβλιοθήκη LOGISIM.
Σημείωση: Το αποτέλεσμα δεν αποθηκεύεται στο ALU, οπότε χρειαζόμαστε έναν εξωτερικό καταχωρητή
Βήμα 3: Μητρώα γενικού σκοπού (Reg A, B, C, D, Display Reg)
Οι καταχωρητές είναι βασικά n αριθμός flipflops για αποθήκευση ενός byte ή υψηλότερου τύπου δεδομένων.
κάντε ένα μητρώο τακτοποιώντας 8 D-flipflops όπως φαίνεται, και δημιουργήστε επίσης ένα σύμβολο γι 'αυτό.
Τα Reg A και Reg B συνδέονται απευθείας με το ALU ως δύο τελεστέοι, αλλά τα Reg C, D και η οθόνη Register είναι ξεχωριστά.
Βήμα 4: RAM
Η μνήμη RAM μας είναι σχετικά μικρή, αλλά παίζει πολύ ζωτικό ρόλο αφού αποθηκεύει τα δεδομένα προγράμματος και τα δεδομένα οδηγιών, καθώς είναι μόνο 16 Bytes, πρέπει να αποθηκεύσουμε δεδομένα εντολών (κώδικα) στην αρχή και δεδομένα προγράμματος (μεταβλητές) στο υπόλοιπα bytes.
Το LOGISIM διαθέτει ενσωματωμένο μπλοκ για τη μνήμη RAM, οπότε απλώς συμπεριλάβετε το.
Η RAM περιέχει τα δεδομένα, τις διευθύνσεις που απαιτούνται για την εκτέλεση του προσαρμοσμένου προγράμματος συναρμολόγησης.
Βήμα 5: Μητρώο οδηγιών και Μητρώο διευθύνσεων μνήμης
Βασικά, αυτοί οι καταχωρητές λειτουργούν ως buffer, διατηρώντας τις προηγούμενες διευθύνσεις και δεδομένα σε αυτά και εξόδους όταν απαιτούνται για τη μνήμη RAM.
Βήμα 6: Ρολόι Prescalar
Αυτή η ενότητα ήταν απαραίτητη, διαιρείται η ταχύτητα ρολογιού με το Prescaler, με αποτέλεσμα χαμηλότερες ταχύτητες ρολογιού.
Βήμα 7: Λογική ελέγχου, ROM
Και το πιο κρίσιμο μέρος, το Control Logic και η ROM, η ROM εδώ είναι βασικά μια αντικατάσταση της σκληρής λογικής της λογικής ελέγχου.
Και η μονάδα δίπλα της είναι ένα προσαρμοσμένο πρόγραμμα οδήγησης για τη ROM μόνο για αυτήν την αρχιτεκτονική.
Βήμα 8: Εμφάνιση
Εδώ θα εμφανιστεί η έξοδος και το αποτέλεσμα μπορεί επίσης να αποθηκευτεί στο μητρώο οθόνης.
Πάρτε τα απαραίτητα αρχεία από ΕΔΩ.