8 bitų kompiuteris „Breadboard“apžvalga: 3 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šio projekto tikslas buvo geriau suprasti kompiuterių architektūrą, aparatūros projektavimą ir surinkimo lygio kalbas. Būdamas universiteto jaunuoliu, studijuoju kompiuterių inžineriją, neseniai baigiau elektronikos kursus, laboratorijas, supažindinančias su surinkimo kalba ir aparatūros architektūra. Gavęs įvadą į šias temas, norėjau geriau suprasti visas tris kursų detales, o koks geresnis būdas mokytis nei darbas prie projekto?

Mano pirminis ketinimas buvo visiškai surinkti šį 8 bitų kompiuterį naudojant paskaitų vaizdo įrašus, pateiktus Beno Eaterio „Youtube“kanale, kurie atlieka fantastišką darbą, suskaidydami projektavimo procesą į tvirtą medžiagų, kurias aš apžvelgiau, aspektus mokytis. Kadangi jau turėjau pagrindinį supratimą apie kombinatorinį dizainą ir pagrindinę elektronikos logiką, norėjau mesti iššūkį bandydamas suprojektuoti ir sukurti kompiuterio dalis po projekto apžvalgų, bet nežiūrėdamas statybos instrukcijų. Viso projekto metu mano tikslas buvo mokytis ir tobulinti savo supratimą, o ne tik kurti ką nors naujo, todėl kiekviename projekto etape šiek tiek perskaičiau internetinius straipsnius ir forumus apie komponentų architektūrą ir pagrindines kiekvienos iš jų taisykles. jų.

1 žingsnis: Tyrimai pakeliui

Šis projektas privertė mane perskaityti daug daugiau, nei tikėjausi. Vienas iš pagrindinių mano požiūrių į kiekvieną komponentą buvo skaityti internetinio forumo ar straipsnio apžvalgą, žiūrėti paskaitas iš „Eater“vaizdo įrašų ir bandyti sukurti savo dalį prieš kuriant, bandant ir dažniausiai prireikus ją panaikinti. labiau vadovautis Eater kanalo metodu. To pavyzdys buvo tada, kai kūriau kompiuterio ALU komponentą. Žiūrėdamas projektavimo vaizdo įrašus, skaičiau straipsnius apie mikroschemų komponentus, kurie buvo aukštesnio funkcionalumo ir suaktyvino įvestis, leidžiančias viduje pakeisti instrukcijų tipus ir įvestis į 2 papildymus. Tačiau prieš pirkdamas šiuos patogesnius lustus, apžvelgiau dizaino metodą, apie kurį Benas Eateris kalbėjo savo vaizdo įrašuose, sumaišydamas priedus ir XOR loginius vartus, kad padidintų ALU modulio funkcionalumą, nereikalaujant didesnių sąnaudų. Tai privertė mane įvertinti diskrečios logikos naudojimą ir jos pritaikomumą kuriant kompiuterį ir sužinoti apie skirtingus metodus kuriant komponentus. Sujungdamas žemesnio lygio lustus ant lentos, taip pat sužinojau apie kai kuriuos pagrindinius architektūrinius bruožus, naudojamus ALU, o tai padidino mano supratimą apie šį kompiuterio komponentą.

Kitas svarbus komponentas, apie kurį sužinojau, buvo siųstuvų -imtuvų, dar vadinamų buferiais, naudojimas. Prieš gilindamasis į projektą, pagalvojau, kad tiesiog suaktyvinsiu ir išjungsiu įvairius komponentus, naudodamas valdymo signalus, tačiau greitai radau straipsniuose, kad reikia naudoti buferius, kad ši Von-Neumano stiliaus architektūra tinkamai funkcionuotų. Kadangi kompiuteris naudoja bendrąją magistralę, kad duomenys galėtų keliauti tarp skirtingų kompiuterio modulių, ciklų sinchronizavimą padiktavo laikrodis. Tačiau leisdamas sandėliui ir apkrovoms nesikišti į magistralėje esančius duomenis, pastebėjau, kad siųstuvai -imtuvai yra gyvybiškai svarbūs, kad veiktų kaip vartai, todėl reikalingas įjungimo signalas, kad duomenys galėtų laiku patekti į magistralę. skaitymo gebėjimą nebuvo taip sunku suprasti, nes laidai visada išlaikys magistralės reikšmes, tačiau naudojant teisingą reikšmę reiškėsi galimybė registrams išlaikyti naują vertę.

Paskutinis šio projekto tyrimo tikslas buvo suprasti specifikacijų skirtumus tarp panašių lustų. Dažnai radau lustų su tomis pačiomis ID reikšmėmis, bet skirtingomis aprašomosiomis raidėmis, tokiomis kaip LS ir HC. Aš sužinojau, kad tai buvo ne tik etikečių gamyba, bet ir lustų laikas bei galios specifikacijos. Laimei, kadangi mano kompiuteris naudojo gana žemo lygio ir didelės tolerancijos komponentus, man nereikėjo jaudintis dėl daugelio specifikacijų suderinimo, tačiau kurdamas aukštesnio lygio dizainą sužinojau, kad tokie dalykai kaip laikrodžio greitis ir energijos suvartojimas yra labai svarbūs elektronikos sėkmei ar nesėkmei dizainas

2 žingsnis: Sunkumai

Gana greitai įsitraukiau į projektą, sugebėjau suprojektuoti paprastus komponentus, tokius kaip laiko sinchronizavimo procesų sinchronizavimo laikrodis ir pagrindinė atminties architektūra, tačiau reikėjo užsisakyti dalių kartu su sunkiu kurso semestru, todėl buvo sunku paskirstyti projektui išorinį laiką, todėl vėl pradėjau užbaigimo grafikas. Po pirmojo didelio nesėkmės, kai reikėjo laukti savaitę, kol atkeliaus dalys, galiausiai išvengiau vėlavimo užsisakydamas visas dalis, kurios, maniau, man reikės užbaigti šį projektą, o tai pasirodė naudinga, nes nebelikau vėlavimo iki to paskelbimo. Išmokęs keletą pagrindinių derinimo metodų, aš taip pat pradėjau nepastebėti kai kurių surinkimų, o tai reiškia, kad reikėjo grįžti ir iš naujo žiūrėti vaizdo įrašus, kad išsiaiškintumėte savo klaidas, o tai dažniausiai nulėmė didžiąją plokštės dalį. Tai neturėjo nuorodos. Sužinojau vertę tikrindamas jūsų pažangą kuriant bet kokį elektroninį įrenginį. Derindamas kiekvieną lentą pakeliui, galėjau labiau pasitikėti, o tada derinti kombinuotas plokštes tapo daug lengviau.

3 žingsnis: pasiekimai ir apmąstymai

Apskritai, šiuo metu esu baigęs laikrodį, opcode ir programų skaitiklį, ALU bloką, rs rt ir rd registrus bei RAM. Be to, kad užbaigčiau šį projektą, turėjau baigti magistralę ir periferinius įrenginius, aš daug sužinojau apie kompiuterių architektūrą, kurią, tikiuosi, galėsiu perkelti į vyresniųjų kursų pasirenkamuosius dalykus, lankydamas kompiuterinės architektūros kursą.

„M5“suteikė visas būtinas priemones, kad galėčiau dirbti su savo projektu, o komponentai buvo labai gerai išdėstyti išilgai dalių sienų, todėl labai anksti žinojau, kokias dalis reikia užsisakyti ir ko nereikia. Jei kitas studentas imtųsi šio projekto, tikrai pažymėčiau, kad šis projektas užima daug laiko, jei bandote suprasti viską, kas vyksta kompiuteryje. TAI NĖRA SUNKU, tačiau norint, kad jis sėkmingai veiktų, reikia rūpintis. Aš labai rekomenduoju peržiūrėti vaizdo įrašų grojaraštį Beno Eaterio „YouTube“kanale, kad suprastumėte visas dalis, kurias turite naudoti, kad neatsiliktumėte laiku, jei neplanuojate kurti savo požiūrio. Kadangi įsigijau daugumą dalių, planuoju tai pasiimti su savimi, kad galėčiau ją atlikti savo laiku, tačiau būtų šaunu tai atiduoti, kad kitas studentas galėtų ją užbaigti, o tai reikštų, kad likusių dalių dizainas bus apšviestas, tačiau didelis dėmesys buvo skiriamas surinkimo kalbai, prie kurios, laimei, teko dirbti per kitas pamokas