COMPUTADOR 8BIT: 8 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-13 06:58

Para simular isso, você precisa de um software chamado LOGISIM, é um simulador digital muito leve (6 MB), que mostrarei todas as etapas e dicas que você precisa seguir para obter um resultado final e no caminho aprenderemos como os computadores são feitos, criando nossa própria linguagem Assembly personalizada !!!.

Este projeto é baseado na arquitetura de Von Neumann, onde a mesma memória é usada para dados de instrução e dados de programa, e o mesmo BUS é usado para transferência de dados e transferência de endereço.

Etapa 1: vamos começar a fazer módulos

Um computador de 8 bits como um todo é complicado de entender e fazer, então vamos dividi-lo em diferentes módulos

entre todos os módulos mais comuns estão os registradores, que são essencialmente blocos de construção de circuitos digitais.

O LOGISIM é muito amigável, já possui a maioria dos módulos mencionados abaixo em sua biblioteca embutida.

os módulos são:

1. ALU

2. Registros de uso geral

3. ÔNIBUS

4. RAM

5. Registro de endereço de memória (MAR)

6. Registro de instrução (IR)

7. Contador

8. Exibição e registro de exibição

9. Lógica de controle

10. Controlador lógico de controle

O desafio é fazer com que esses módulos façam interface uns com os outros usando um BUS comum em determinados intervalos de tempo pré-decididos, então um conjunto de instruções pode ser executado, como aritmático, lógico.

Etapa 2: ALU (Unidade Aritmática e Lógica)

Primeiro precisamos fazer uma biblioteca customizada chamada ALU para que possamos adicioná-la em nosso circuito principal (computador completo com todos os módulos).

Para criar uma biblioteca, apenas comece com um esquemático normal mostrado nesta etapa usando somador, subtrator, multiplicador, divisor e MUX embutidos. Salve isso! e isso tudo !!!

então, sempre que você precisar fazer o ALU, tudo o que você precisa fazer é ir para o projeto> carregar a biblioteca> a biblioteca do logisim, localizar seu arquivo ALU.circ. uma vez feito o esquema, clique no ícone no canto superior esquerdo para fazer o símbolo para o esquema ALU.

você precisa seguir essas etapas para todos os módulos que fizer para que, no final, possamos utilizá-los com facilidade.

ALU é o coração de todos os processadores, como o nome sugere, ele faz todas as operações aritmáticas e lógicas.

nosso ALU pode fazer adição, subtração, multiplicação, divisão (pode ser atualizado para fazer operações lógicas).

O modo de operação é decidido pelo valor de seleção de 4 bits da seguinte forma, 0101 para adição

0110 para subtração

0111 para multiplicação

1000 para divisão

os módulos usados dentro da ALU já estão disponíveis na biblioteca interna LOGISIM.

Nota: O resultado não é armazenado na ALU, então precisamos de um registro externo

Etapa 3: Registros de uso geral (registro A, B, C, D, registro de exibição)

Os registros são basicamente um número n de flipflops para armazenar um byte ou um tipo de dados superior.

portanto, faça um registro organizando 8 flip-flops D conforme mostrado e também faça um símbolo para ele.

Reg A e Reg B são conectados diretamente à ALU como dois operandos, mas Reg C, D e o registro de exibição são separados.

Etapa 4: RAM

Nossa RAM é relativamente pequena, mas desempenha um papel muito importante, pois armazena os dados do programa e os dados da instrução, já que é de apenas 16 bytes, temos que armazenar os dados da instrução (código) no início e os dados do programa (variáveis) no bytes restantes.

O LOGISIM possui um bloco embutido para RAM, portanto, basta incluí-lo.

A RAM contém os dados e os endereços necessários para executar o programa de montagem personalizado.

Etapa 5: registro de instrução e registro de endereço de memória

Basicamente, esses registros agem como buffers, mantendo os endereços e dados anteriores neles, e saídas sempre que necessário para a RAM.

Etapa 6: Prescalar do relógio

Este módulo foi necessário, ele divide a velocidade do clock com o Prescaler, resultando em velocidades de clock menores.

Etapa 7: Lógica de controle, ROM

E a parte mais crítica, a Lógica de Controle e ROM, ROM aqui é basicamente uma substituição para a lógica cabeada da lógica de controle.

E o módulo próximo a ele é um driver customizado para a ROM apenas para esta arquitetura.

Etapa 8: Exibir

É aqui que a saída será exibida, e o resultado também pode ser armazenado no registro do display.

Obtenha os arquivos necessários AQUI.