Kompjuter 8-bitësh në një panoramë të përgjithshme: 3 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Qëllimi im për këtë projekt ishte të ndërtoja një kuptim më të mirë të arkitekturës kompjuterike, dizajnit të harduerit dhe gjuhëve të nivelit të montimit. Duke qenë një i ri në universitet duke studiuar inxhinieri kompjuterike, kisha përfunduar kohët e fundit kurse në elektronikë, laboratorë që më prezantuan me gjuhën e montimit dhe arkitekturën e harduerit. Duke marrë një hyrje në këto tema, doja të rrisja kuptueshmërinë time për detajet më të imta në të tre kurset, dhe cila mënyrë më e mirë për të mësuar sesa të punoja në një projekt?

Synimi im fillestar ishte të mblidhja plotësisht këtë kompjuter 8-bit duke përdorur videot e leksioneve të ofruara në kanalin e Ben Eater në youtube, të cilat bëjnë një punë fantastike për të zbërthyer procesin e projektimit në një përzierje solide të materialit që kam mbuluar dhe aspekte që nuk isha akoma mëso Duke pasur parasysh që unë tashmë kisha një kuptim bazë të dizajnit kombinatorik dhe logjikës bazë elektronike, doja të sfidoja veten duke u përpjekur të hartoja dhe ndërtoja pjesë të kompjuterit pas përmbledhjeve të projektimit, por pa shikuar udhëzimet e ndërtimit. Gjatë gjithë projektit, qëllimi im ishte të mësoja dhe të përmirësoja të kuptuarit tim më shumë sesa thjesht të ndërtoja diçka të re, kështu që përgjatë secilit hap të projektit, kam lexuar pak nga artikuj dhe forume në internet mbi arkitekturën përbërëse dhe konventat bazë të përdorura për secilin prej tyre.

Hapi 1: Kërkoni gjatë rrugës

Ky projekt me të vërtetë më bëri të lexoj shumë më tepër nga sa prisja. Një nga qasjet e mia kryesore për secilin komponent ishte të lexoja një përmbledhje nga një forum ose artikull në internet, të shikoja leksionet nga videot e Eater dhe të përpiqesha të krijoja pjesën time para se të ndërtoja, testoja dhe shumicën e kohës të kisha nevojë ta hiqja atë për një qasje më e udhëzuar nga kanali i Eater. Një shembull i kësaj ishte kur po ndërtoja komponentin ALU të kompjuterit. Ndërsa shikoja videot e dizajnit, lexova artikuj mbi komponentët e çipit që ishin me funksionalitet më të lartë dhe nxisnin hyrje që do të lejonin ndërrimin e llojeve të udhëzimeve dhe përmbysjen e hyrjeve në komplementin 2 brenda. Sidoqoftë, para se të blija këto patate të skuqura për ta bërë më të lehtë, unë rishikova qasjen e projektimit për të cilën foli Ben Eater në videot e tij, me përzierjen e shtuesve dhe portave logjike XOR për të rritur funksionalitetin në modulin ALU pa pasur nevojë për patate të skuqura me kosto më të lartë. Kjo më bëri të vlerësoj përdorimin e logjikës diskrete dhe zbatueshmërinë e saj në hartimin e kompjuterit, dhe të mësoj qasje të ndryshme për ndërtimin e përbërësve. Duke kombinuar patate të skuqura të nivelit më të ulët në tabelën e bukës, mësova gjithashtu për disa tipare kryesore arkitekturore të përdorura brenda ALU, të cilat rritën kuptueshmërinë time për këtë përbërës ekzekutimi në PC.

Një komponent tjetër kyç për të cilin mësova ishte përdorimi i marrësve transmetues, të njohur edhe si mbrojtës. Para se të hyja më thellë në projekt, mendova se thjesht do të aktivizoja dhe çaktivizoja komponentë të ndryshëm duke përdorur sinjale kontrolli, por shpejt zbulova nëpër artikuj që tamponët duheshin përdorur për të funksionuar siç duhet këtë arkitekturë të stilit Von-Neuman. Për shkak se kompjuteri përdor një autobus të përbashkët për të dhënat për të udhëtuar midis moduleve të ndryshme në PC, sinkronizimi i cikleve u diktua nga ora. Sidoqoftë, duke lejuar që dyqanet dhe ngarkesat të ndodhin pa ndërhyrë në të dhënat në dispozicion në autobus, zbulova se transmetuesit ishin jetikë për të vepruar si porta, duke kërkuar një sinjal të mundshëm për të lejuar që të dhënat të rrjedhin në autobus në kohën e duhur. Aftësia për të lexuar nuk ishte aq e vështirë për t'u kuptuar, pasi telat mbanin gjithmonë vlerat në autobus, por përdorimi i vlerës së saktë nënkuptonte aftësimin e regjistrave për të mbajtur vlerën e re.

Një përfundim përfundimtar nga hulumtimi gjatë këtij projekti ishte kuptimi i dallimeve të specifikimeve midis patate të skuqura që ishin të ngjashme. Shpesh kam gjetur patate të skuqura me të njëjtat vlera ID, por shkronja të ndryshme përshkruese si LS dhe HC. Ajo që mësova ishte se nuk ishte thjesht prodhimi i etiketave, por edhe specifikimet e kohës dhe fuqisë në lidhje me patate të skuqura. Fatmirësisht meqenëse kompjuteri im përdorte komponentë mjaft të ulët, me tolerancë të lartë, nuk kisha nevojë të shqetësohesha për përputhjen e shumë specifikimeve, por në dizajnin e nivelit më të lartë, mësova se gjëra të tilla si shpejtësia e orës dhe tërheqja e energjisë janë kritike për suksesin ose dështimin e elektronikës dizajni

Hapi 2: Vështirësitë e hasura

Mjaft shpejt në projekt unë kam qenë në gjendje të hartoj komponentë të thjeshtë si ora e kohës për sinkronizimin e proceseve dhe arkitekturën bazë të kujtesës, por nevoja për të porositur pjesë së bashku me një semestër të kursit të rëndë e bëri të vështirë ndarjen e kohës jashtë projektit, duke më vendosur përsëri orarin për përfundimin. Pas pengesës sime të parë të madhe nga nevoja për të pritur një javë për të ardhur pjesët, përfundova duke anashkaluar vonesat e mëtejshme duke porositur të gjitha pjesët që mendoja se do të më duheshin për të përfunduar këtë projekt, i cili doli i dobishëm pasi nuk u përballa më me vonesa deri në publikimin e këtij Me Pasi mësova disa qasje themelore për korrigjimin gjithashtu, fillova të anashkaloj disa asamble që do të thoshin nevojë për t'u kthyer dhe shikuar përsëri video për të kapur gabimet e mia, të cilat zakonisht çuan në ndarjen e shumicës së një bordi. Kjo nuk kishte asnjë shkurtore. Mësova vlerën e kontrollimit të përparimit tuaj në ndërtimin e ndonjë pajisjeje elektronike. Duke korrigjuar çdo tabelë gjatë rrugës, unë isha në gjendje të kaloja në kombinimin e tyre me më shumë besim, pastaj korrigjimi i bordeve të kombinuara u bë shumë më i lehtë.

Hapi 3: Arritjet dhe Reflektimi

Në përgjithësi, unë aktualisht kam përfunduar numëruesin e orës, opkodit dhe programit, njësinë ALU, regjistrat rs rt dhe rd dhe RAM -in. Përveç nevojës për të përfunduar autobusin dhe pajisjet periferike në mënyrë që të përfundoj këtë projekt, kam mësuar një sasi të konsiderueshme në lidhje me arkitekturën kompjuterike, të cilën shpresoj ta vazhdoj në zgjedhjet e mia të larta, duke marrë kursin e arkitekturës kompjuterike.

M5 më siguroi të gjitha mjetet e nevojshme për të punuar në projektin tim, dhe përbërësit ishin të vendosur shumë mirë përgjatë mureve të pjesëve, kështu që unë i njihja shumë herët pjesët që kishin nevojë për porosi dhe çfarë ishte e disponueshme. Nëse një student tjetër do të merrte përsipër këtë projekt, patjetër që do të vëreja se ky projekt kërkon shumë kohë nëse përpiqeni të kuptoni gjithçka që po ndodh në kompjuter. NUK DSHT E VSHTIR, por kërkon kujdes nëse doni që ajo të funksionojë me sukses. Unë rekomandoj që të kaloni nëpër listën e dëgjimit të videove në kanalin e Ben Eater në youtube për të kuptuar të gjitha pjesët që duhet të përdorni në mënyrë që të mos mbeteni prapa në kohë nëse nuk planifikoni të hartoni qasjen tuaj. Meqenëse bleva shumicën e pjesëve, kam ndërmend ta marr me vete për t'i përfunduar në kohën time, por do të ishte mirë të jepja këtë për t'i lejuar një studenti tjetër ta përfundojë atë, gjë që do të thotë ekspozim ndaj dritës ndaj modelit të pjesëve të mbetura, por një fokus i madh në gjuhën e asamblesë, për të cilën për fat kam arritur të punoj gjatë orëve të tjera