8 ბიტიანი კომპიუტერი პურის დაფაზე მიმოხილვა: 3 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ამ პროექტის მიზანი იყო კომპიუტერული არქიტექტურის, აპარატურის დიზაინისა და ასამბლეის დონის ენების უკეთ გაცნობა. როგორც უმცროსი უნივერსიტეტი კომპიუტერულ ინჟინერიაში სწავლობდა, მე ახლახანს დავასრულე ელექტრონიკის კურსები, ლაბორატორიები, რომლებმაც გამაცნეს ასამბლეის ენა და ტექნიკის არქიტექტურა. ამ თემების შესავლის მიღებისას მინდოდა სამივე კურსში გამეუმჯობესებინა უფრო დეტალური დეტალები და რა უკეთესი სწავლა, ვიდრე პროექტზე მუშაობა?

ჩემი თავდაპირველი განზრახვა იყო ამ 8-ბიტიანი კომპიუტერის სრულად აწყობა ბენ ეატერის youtube არხზე მოწოდებული სალექციო ვიდეოების გამოყენებით, რაც ფანტასტიკურ საქმეს აკეთებს დიზაინის პროცესის დაშლის მასალის მყარ ნაზავში, რომელიც მე დაფარა და ასპექტები, რომლებიც ჯერ კიდევ არ მქონდა ვისწავლოთ. იმის გათვალისწინებით, რომ მე უკვე მქონდა საფუძვლიანი გაგება კომბინატორული დიზაინისა და ელექტრონიკის ძირითადი ლოგიკის შესახებ, მინდოდა გამეჩერებინა საკუთარი თავი კომპიუტერის ნაწილების შემუშავებისა და მშენებლობის მცდელობით, დიზაინის მიმოხილვის შემდეგ, მაგრამ შენობის ინსტრუქციის ყურების გარეშე. მთელი პროექტის განმავლობაში, ჩემი მიზანი იყო ვისწავლოთ და გავაუმჯობესო ჩემი გაგება, ვიდრე რაღაც ახალი, ასე რომ, პროექტის თითოეულ საფეხურზე, მე ვკითხულობდი ონლაინ სტატიებიდან და ფორუმებიდან კომპონენტის არქიტექტურის შესახებ და თითოეული მათგანისთვის გამოყენებულ ძირითად კონვენციებს. მათგან.

ნაბიჯი 1: კვლევა გზაზე

ამ პროექტმა მართლაც იმაზე მეტად დამაკითხა, ვიდრე ველოდი. თითოეული კომპონენტისადმი ჩემი ერთ -ერთი მთავარი მიდგომა იყო მიმოხილვის წაკითხვა ონლაინ ფორუმიდან ან სტატიიდან, ყურება ლექციებს Eater– ის ვიდეოებიდან და შევეცადე ჩემი ნაწილის შემუშავება მშენებლობის დაწყებამდე, გამოცდის ჩაბარებამდე და უმეტეს დროს მისი ამოღება. უფრო მართვადი მიდგომა Eater- ის არხიდან. ამის მაგალითი იყო, როდესაც მე ვაშენებდი კომპიუტერის ALU კომპონენტს. როდესაც ვუყურებდი დიზაინის ვიდეოებს, ვკითხულობდი სტატიებს ჩიპების კომპონენტებზე, რომლებიც უფრო მაღალი ფუნქციონალურობით გამოირჩეოდნენ და ხელს უწყობდნენ ინსტრუქციის ტიპების გადართვას და შინაგანად შემობრუნებას 2 კომპლემენტში. თუმცა, სანამ ამ მარტივ ჩიპებს ვყიდულობდი, მე გადავხედე დიზაინის მიდგომას, რაზეც ბენ ეატერმა ისაუბრა თავის ვიდეოებში, დანამატებისა და XOR ლოგიკური კარიბჭეების შერწყმით, რათა გაზარდოს ფუნქციონირება ALU მოდულში, უფრო მაღალი ღირებულების ჩიპების გარეშე. ამან დამაფასა დისკრეტული ლოგიკის გამოყენება და მისი გამოყენება კომპიუტერულ დიზაინში და შევისწავლე კომპონენტების მშენებლობის სხვადასხვა მიდგომა. პურის დაფაზე ქვედა დონის ჩიპების შეთავსებით, მე ასევე გავიგე ALU– ს შიგნით გამოყენებული ზოგიერთი ძირითადი არქიტექტურული თვისება, რამაც გაზარდა ჩემი გაგება კომპიუტერის ამ შესრულების კომპონენტის შესახებ.

კიდევ ერთი ძირითადი კომპონენტი, რომლის შესახებაც შევიტყვე, იყო გადამცემების გამოყენება, ასევე ცნობილი როგორც ბუფერები. სანამ უფრო ღრმად ჩავდგებოდი პროექტში, ვიფიქრე, რომ მე უბრალოდ გავააქტიურებდი და გავაქტიურებდი სხვადასხვა კომპონენტს საკონტროლო სიგნალების გამოყენებით, მაგრამ სტატიებში სწრაფად აღმოვაჩინე, რომ ბუფერები უნდა გამოეყენებინათ ამ ფონ-ნეუმანის სტილის არქიტექტურის სწორად ფუნქციონირებისათვის. იმის გამო, რომ კომპიუტერი იყენებს საერთო ავტობუსს მონაცემების გადასაადგილებლად კომპიუტერის სხვადასხვა მოდულებს შორის, ციკლების სინქრონიზაცია საათმა განაპირობა. თუმცა, ავტობუსში არსებული მონაცემების ჩარევის გარეშე შენახვისა და დატვირთვის გარეშე, აღმოვაჩინე, რომ გადამცემები სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია კარიბჭის ფუნქციის შესასრულებლად, რაც მოითხოვს სიგნალს, რომელიც საშუალებას მისცემს მონაცემებს დროულად მიედინოს ავტობუსში. წაკითხვის უნარი არც ისე ძნელი გასაგები იყო, რადგან მავთულები ყოველთვის იკავებდა მნიშვნელობებს ავტობუსში, მაგრამ სწორი მნიშვნელობის გამოყენება ნიშნავს იმას, რომ რეგისტრებს შეეძლოთ ახალი მნიშვნელობის შენარჩუნება.

ამ პროექტის განმავლობაში კვლევის ერთ – ერთი საბოლოო მიღწევა იყო ჩიპებს შორის სპეციფიკური განსხვავებების გაგება, რომლებიც მსგავსი იყო. ხშირად ვპოულობ ჩიპებს იგივე ID ღირებულებებით, მაგრამ განსხვავებული აღწერითი ასოებით, როგორიცაა LS და HC. რაც მე გავიგე ის იყო, რომ ეს არ იყო მხოლოდ ეტიკეტების წარმოება, არამედ ჩიპების დრო და სიმძლავრის მახასიათებლები. საბედნიეროდ, ვინაიდან ჩემი კომპიუტერი იყენებდა საკმაოდ დაბალ დონეს, მაღალი ტოლერანტობის კომპონენტებს, მე არ მჭირდებოდა ფიქრი ბევრი სპეციფიკაციის შესატყვისი, მაგრამ უფრო მაღალი დონის დიზაინზე გავიგე, რომ საათის სიჩქარე და ენერგიის გათამაშება გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს ელექტრონული ტექნიკის წარმატებას დიზაინი

ნაბიჯი 2: შეექმნა სირთულეები

საკმაოდ სწრაფად პროექტში შევძელი შემექმნა მარტივი კომპონენტები, როგორიცაა დროის საათი პროცესების სინქრონიზაციისათვის და ძირითადი მეხსიერების არქიტექტურა, მაგრამ მძიმე კურსის სემესტრთან ერთად ნაწილების შეკვეთა ართულებდა პროექტზე გარე დროის გამოყოფას, დასრულების გრაფიკი. მას შემდეგ, რაც ჩემი პირველი დიდი უკმარისობა მჭირდებოდა ერთი კვირის განმავლობაში ლოდინი ნაწილების ჩამოსვლისთვის, მე დავასრულე შემდგომი შეფერხებები და შევუკვეთე ყველა ის ნაწილი, რაც მეგონა, რომ დამჭირდებოდა ამ პროექტის დასრულება, რაც გამოსადეგი აღმოჩნდა, რადგან მე აღარ შემექმნა შეფერხებები ამის გამოქვეყნებამდე რა შეცდომების აღმოფხვრის რამდენიმე ძირითადი მიდგომის შესწავლის შემდეგ, დავიწყე შეუმჩნეველი შეკრება, რაც გულისხმობდა უკან დაბრუნებას და ვიდეოების ხელახლა ყურებას შეცდომების დასაფიქსირებლად, რაც ჩვეულებრივ იწვევდა დაფის უმეტესი ნაწილის ამოღებას. ამას არ ჰქონდა მალსახმობი. მე ვისწავლე ღირებულება შეამოწმოთ თქვენი პროგრესი ნებისმიერი ელექტრონული მოწყობილობის მშენებლობაში. გზაზე თითოეული დაფის გამართვით, მე შევძელი მათი უფრო თავდაჯერებულობით გაერთიანება, შემდეგ კომბინირებული დაფების გამართვა გაცილებით ადვილი გახდა.

ნაბიჯი 3: მიღწევები და რეფლექსია

საერთო ჯამში, მე ამჟამად დავასრულე საათი, ოპკოდი და პროგრამის მრიცხველი, ALU ერთეული, rs rt და rd რეგისტრები და ოპერატიული მეხსიერება. გარდა იმისა, რომ მჭირდება ავტობუსის და პერიფერიული აღჭურვილობის დასრულება ამ პროექტის დასასრულებლად, მე შევისწავლე მნიშვნელოვანი ნაწილი კომპიუტერული არქიტექტურის შესახებ, რომელიც ვიმედოვნებ, რომ გავაგრძელებ ჩემს უმაღლეს სასწავლებელში, კომპიუტერული არქიტექტურის კურსზე.

M5– მა მომცა ყველა საჭირო ინსტრუმენტი ჩემს პროექტზე სამუშაოდ და კომპონენტები ძალიან კარგად იყო განლაგებული ნაწილების კედლების გასწვრივ, ასე რომ მე ძალიან ადრე ვიცოდი იმ ნაწილების შესახებ, რომლებიც საჭიროებდა შეკვეთას და რა იყო გამოსაყენებელი. თუ სხვა სტუდენტი მიიღებდა ამ პროექტს, აუცილებლად აღვნიშნავ, რომ ამ პროექტს დიდი დრო სჭირდება, თუ თქვენ ცდილობთ გაიგოთ ყველაფერი, რაც ხდება კომპიუტერში. ეს არ არის რთული, მაგრამ ის მოითხოვს ზრუნვას, თუ გსურთ რომ ის წარმატებით ფუნქციონირებდეს. მე გირჩევთ გაეცნოთ ვიდეო პლეილისტს ბენ იატერის youtube არხზე, რათა გაეცნოთ ყველა იმ ნაწილს, რომელიც უნდა გამოიყენოთ, რათა დროულად არ ჩამორჩეთ, თუ არ აპირებთ საკუთარი მიდგომის შემუშავებას. მას შემდეგ, რაც შევიძინე ნაწილების უმეტესობა, ვგეგმავ ამის წაყვანას ჩემთან ერთად, მაგრამ კარგი იქნება, რომ ეს სხვა სტუდენტმა დაასრულოს, რაც დანარჩენი ნაწილების დიზაინზე სინათლის ზემოქმედებას ნიშნავს., მაგრამ დიდი ყურადღება გამახვილებულია ასამბლეის ენაზე, რომელზეც საბედნიეროდ სხვა კლასების განმავლობაში მომიწია მუშაობა