8 bitu dators uz maizes dēļa Pārskats: 3 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Mans šī projekta mērķis bija labāk izprast datoru arhitektūru, aparatūras dizainu un montāžas līmeņa valodas. Būdams universitātes juniors, kurš studēja datortehniku, nesen biju pabeidzis elektronikas kursus, laboratorijas, kas iepazīstināja ar montāžas valodu un aparatūras arhitektūru. Saņemot ievadu par šīm tēmām, es vēlējos uzlabot izpratni par sīkāku informāciju visos trīs kursos, un kas ir labāks veids, kā mācīties, nekā strādāt pie projekta?

Mans sākotnējais nodoms bija pilnībā salikt šo 8 bitu datoru, izmantojot lekciju videoierakstus Ben Eater youtube kanālā, kas lieliski veic darbu, sadalot projektēšanas procesu cietā materiāla maisījumā, kuru esmu apskatījis, un aspektiem, par kuriem es vēl nebiju. mācīties. Ņemot vērā, ka man jau bija pamatzināšanas par kombinatorisko dizainu un elektronikas pamatloģiku, es gribēju izaicināt sevi, mēģinot pēc dizaina pārskata izstrādāt un izveidot datora daļas, bet neskatoties būvniecības instrukcijas. Visā projekta laikā mans mērķis bija mācīties un uzlabot savu izpratni, nevis tikai veidot kaut ko jaunu, tāpēc katrā projekta posmā es mazliet lasīju tiešsaistes rakstus un forumus par komponentu arhitektūru un katrai izmantotajai pamata konvencijai. no viņiem.

1. darbība. Pētījumi pa ceļam

Šis projekts lika man lasīt daudz vairāk, nekā es gaidīju. Viena no manām galvenajām pieejām katrai sastāvdaļai bija izlasīt pārskatu no tiešsaistes foruma vai raksta, skatīties lekcijas no Eater videoklipiem un mēģināt izveidot savu daļu pirms būvniecības, testēšanas un lielākoties vajadzēja to nojaukt. vairāk vadīta pieeja no Ēdēja kanāla. Piemērs tam bija, kad es veidoju datora ALU komponentu. Skatoties dizaina video, es lasīju rakstus par mikroshēmu komponentiem, kuriem bija augstāka funkcionalitāte un kas aktivizēja ievadi, kas ļautu iekšēji pārslēgt instrukciju veidus un apgriezt ieejas 2 papildinājumā. Tomēr, pirms iegādājos šīs vienkāršās mikroshēmas, es pārskatīju dizaina pieeju, par kuru Ben Eater runāja savos videoklipos, apvienojot papildinātājus un XOR loģikas vārtus, lai palielinātu ALU moduļa funkcionalitāti, neprasot augstākas izmaksas mikroshēmas. Tas lika man novērtēt diskrētās loģikas izmantošanu un tās pielietojamību datoru projektēšanā, kā arī uzzināt par dažādām pieejām būvniecības sastāvdaļām. Apvienojot zemāka līmeņa mikroshēmas uz maizes dēļa, es uzzināju arī par dažām galvenajām arhitektūras iezīmēm, kas izmantotas ALU, kas palielināja manu izpratni par šo izpildes komponentu datorā.

Vēl viena svarīga sastāvdaļa, par kuru uzzināju, bija raiduztvērēju, kas pazīstami arī kā buferi, izmantošana. Pirms iedziļināties projektā, es domāju, ka es vienkārši aktivizēju un deaktivizēju dažādus komponentus, izmantojot vadības signālus, taču ātri atradu visos rakstos, ka buferi ir jāizmanto, lai šī Von-Neuman stila arhitektūra darbotos pareizi. Tā kā dators izmanto koplietojamu kopni, lai dati varētu pārvietoties starp dažādiem datora moduļiem, ciklu sinhronizāciju noteica pulkstenis. Tomēr, ļaujot uzglabāšanai un kravām notikt, netraucējot autobusā pieejamos datus, es atklāju, ka raiduztvērēji ir ļoti svarīgi, lai darbotos kā vārti, un ir nepieciešams iespējošanas signāls, lai dati varētu savlaicīgi ieplūst autobusā. lasīšanas spēju nebija tik grūti saprast, jo vadi vienmēr turēja kopnes vērtības, taču pareizas vērtības izmantošana nozīmēja iespēju reģistriem saglabāt jauno vērtību.

Viens no pēdējiem pētījuma rezultātiem šajā projektā bija līdzīgu mikroshēmu specifikāciju atšķirību izpratne. Bieži vien es atradu mikroshēmas ar vienādām ID vērtībām, bet atšķirīgiem apraksta burtiem, piemēram, LS un HC. Ko es uzzināju, bija tas, ka runa nebija tikai par etiķešu ražošanu, bet arī par mikroshēmu laiku un jaudas specifikācijām. Par laimi, tā kā mans dators izmantoja diezgan zema līmeņa, augstas pielaides komponentus, man nebija jāuztraucas par daudzu specifikāciju atbilstību, bet, izstrādājot augstāku līmeni, es uzzināju, ka tādas lietas kā pulksteņa ātrums un jaudas patēriņš ir izšķiroši svarīgas elektronikas panākumiem vai neveiksmei dizains

2. darbība: radušās grūtības

Diezgan ātri projektā es varēju izveidot vienkāršus komponentus, piemēram, laika sinhronizācijas laiku un atmiņas pamatarhitektūru, taču nepieciešamība pasūtīt detaļas kopā ar smagu kursu semestri apgrūtināja projekta ārējā laika piešķiršanu. pabeigšanas grafiks. Pēc pirmās lielās neveiksmes, kad man vajadzēja gaidīt nedēļu, līdz detaļas ieradīsies, es izvairījos no turpmākās kavēšanās, pasūtot visas daļas, kuras, manuprāt, vajadzēja pabeigt šo projektu, kas izrādījās noderīgi, jo līdz šī publicēšanai es vairs nesaskāros ar kavēšanos. Pēc tam, kad esmu apguvis dažas pamata pieejas atkļūdošanai, es sāku ignorēt kādu montāžu, kas nozīmēja nepieciešamību atgriezties un vēlreiz skatīties videoklipus, lai uzzinātu savas kļūdas, kā rezultātā parasti tika noņemta lielākā daļa dēļa. Tam nebija īsceļa. Es uzzināju vērtību, pārbaudot jūsu progresu jebkuras elektroniskas ierīces veidošanā. Pa ceļam atkļūdojot katru dēli, es varēju pāriet uz to apvienošanu ar lielāku pārliecību, tad kombinēto dēļu atkļūdošana kļuva daudz vienkāršāka.

3. solis: sasniegumi un pārdomas

Kopumā es šobrīd esmu pabeidzis pulksteni, opcode un programmu skaitītāju, ALU vienību, rs rt un rd reģistrus un RAM. Lai pabeigtu šo projektu, papildus autobusa un perifērijas ierīču pabeigšanai man ir izdevies uzzināt daudz par datoru arhitektūru, ko, cerams, varēsim apgūt arī vecākā gada izvēles priekšmetos, apgūstot datoru arhitektūras kursu.

M5 nodrošināja visus nepieciešamos rīkus, lai es varētu strādāt pie sava projekta, un detaļas bija ļoti labi izvietotas gar detaļu sienām, tāpēc es ļoti agri zināju par detaļām, kuras ir jāpasūta un kas nav nepieciešams. Ja kāds cits students uzņemtos šo projektu, es noteikti atzīmētu, ka šis projekts aizņem daudz laika, ja jūs mēģināt saprast visu, kas notiek datorā. TAS NAV GRŪTĪGS, taču tas prasa aprūpi, ja vēlaties, lai tas veiksmīgi darbotos. Es ļoti iesaku pārskatīt video atskaņošanas sarakstu Bena Ētera YouTube kanālā, lai saprastu visas nepieciešamās daļas, lai neatpaliktu laikā, ja neplānojat izstrādāt savu pieeju. Tā kā es iegādājos lielāko daļu detaļu, es plānoju to ņemt līdzi, lai pabeigtu savu laiku, taču būtu forši to nodot, lai ļautu citam studentam to pabeigt, kas nozīmētu gaismas iedarbību uz atlikušo detaļu dizainu, bet liela uzmanība tika pievērsta montāžas valodai, pie kuras es, par laimi, strādāju citu nodarbību laikā