Logisim प्रोसेसर डिजाइन

भाग I
भाग II
भाग III
भाग iv
भाग v

चार्ल्स पेटज़ोल्ड की पुस्तक "कोड" के अध्यायों में से एक सीपीयू के डिजाइन को समर्पित है और अध्याय की शुरुआत में एक उपकरण का वर्णन करता है जो आपको स्मृति में संग्रहीत संख्याओं के सेट को संक्षेप में प्रस्तुत करने की अनुमति देता है। इस सर्किट को Logisim में डिज़ाइन करें। आठ-अंकीय संख्याओं का एक सेट लें और इसे मल्टीप्लेक्सर से कनेक्ट करें, हम मल्टीप्लेक्स के चयनकर्ता इनपुट से जुड़े काउंटर का उपयोग करके एक नंबर से दूसरे नंबर पर स्विच करेंगे, और मल्टीप्लेक्स के आउटपुट में योजक और बैटरी को जोड़ेंगे। हम बटन का उपयोग घड़ी जनरेटर के रूप में करेंगे। बटन जारी होने पर डेटा को बैटरी में लोड किया जाएगा (यह बटन से जुड़े नहीं तत्व का उपयोग करके किया जाता है)।



हम संख्याओं को रैम में संग्रहित करेंगे।

रैम को रजिस्टरों के एक सेट के रूप में दर्शाया जा सकता है, जो एक डीमुल्टिप्लेक्सर और एक मल्टीप्लेक्सर (डीएमएक्स और एमएक्स) का उपयोग करके एक्सेस किया जाता है।


मान लीजिए कि संख्याओं का एक सेट रैम में संग्रहीत है, और हमें सभी संख्याओं को जोड़ने और परिणाम (एक नि: शुल्क सेल में) को बचाने की आवश्यकता है। हम एक रैम में कमांड ("ऐड" और "सेव") स्टोर करेंगे, और दूसरे में प्रोसेस किए जा रहे नंबर। यह भंडारण पद्धति हार्वर्ड वास्तुकला की एक बानगी है।
"1" कमांड एडिटर से बैटरी तक संख्या लिखेगा, "2" कमांड संचायक से दूसरी रैम तक नंबर लिखेगा।

रैम में मान लीजिए कि संख्याओं के कई सरणियों को संग्रहीत किया जाता है। यानी हमें जरूरत है

• RAM से बैटरी तक की संख्या लोड करें
• बैटरी में योजक से संख्या लोड करें
• बैटरी से लेकर RAM तक के नंबर सेव करें

रैम से डेटा का चयन करने के लिए हम MUX मल्टीप्लेक्स का उपयोग करेंगे।
नया निर्देश "5" घड़ी जनरेटर के बढ़ते किनारे के साथ MUX मल्टीप्लेक्स को स्विच करता है, और गिरने वाले किनारे (गिरावट पर) के साथ बैटरी को लिखता है।


अगला, हम निर्देशों और डेटा को एक रैम में संग्रहीत करेंगे। यह भंडारण विधि वॉन न्यूमैन वास्तुकला की एक बानगी है।
कमांड को आठ-बिट मेमोरी सेल के पहले चार अंकों में संग्रहीत किया जाएगा, पते को दूसरे चार अंकों ( डायरेक्ट एड्रेसिंग ) में संग्रहीत किया जाएगा।

हम पते और आदेश को अलग-अलग रजिस्टरों में लोड करेंगे, और फिर सहेजे गए पते पर जाने के लिए मल्टीप्लेक्सर का उपयोग करेंगे। RAM में डेटा लिखने के लिए, हम पहले डेटा को Temp अस्थायी रजिस्टर में लोड करेंगे (अन्यथा निर्देश RAM को लिखा जाएगा, डेटा नहीं), और फिर बैटरी Ass को। Temp और Ass में रिकॉर्डिंग डेटा ट्रेलिंग एज पर किया जाएगा।

हम जोड़ देंगे, उदाहरण के लिए, संख्या 2 और 3, जो कि कोशिकाओं 8 और 9 में झूठ हैं, और पते के साथ एक सेल में परिणाम बचाते हैं।


हम बिना शर्त कूद करने की क्षमता भी जोड़ते हैं।
हम एक उपकरण लागू करते हैं जिसमें केवल एक कमांड निष्पादित किया जाएगा - बिना शर्त कूद कमांड। ऐसा करने के लिए, हम उस पते को बनाने वाले काउंटर पर चार कम से कम महत्वपूर्ण बिट्स (स्वयं पता) भेजेंगे, और हम मेमोरी सेल के उच्च बिट्स में संग्रहीत कमांड को डाउनलोड पोर्ट पर भेज देंगे।
उदाहरण के लिए, पता 2 वाले सेल पर जाने के लिए, कमांड 82 का उपयोग करें।


पिछली योजना में बिना शर्त कूदने के लिए एक कमांड जोड़ें।


सामान्य तौर पर, geektimes में पहले से ही Logisim में CPU डिजाइन के लिए समर्पित एक लेख था।

ऊपर प्रस्तुत सभी योजनाओं को एक फ़ाइल में डाउनलोड किया जा सकता है।
Logisim को यहाँ डाउनलोड किया जा सकता है ।

विचार करें कि योजक 155im3 चिप (7483) के उदाहरण पर कैसे काम करता है। 155 वीं श्रृंखला के माइक्रिकोइक्रिट्स के लिए, हम सहमत हैं कि इनपुट में एक आंतरिक अवरोधक है जो प्लस तक खींचता है (यदि पैर "हवा में लटका हुआ है", तो उस पर एक तार्किक "एक" है), इसलिए, जब बिजली माइक्रोक्रिचट से जुड़ी होती है, तो आउटपुट से जुड़े सभी एल ई डी लाइट अप हो जाएंगे। ।

तस्वीर एमएस 74ls283 (155im3 का एक आधुनिक एनालॉग) दिखाती है।

लॉजिसिम में ऐसी चिप डिजाइन करने के लिए, आपको "मेनू" - "प्रोजेक्ट" - "स्कीम जोड़ें" का चयन करने की आवश्यकता है।

इस तरह से यह एमएस एक सबक्राइकिट के अंदर दिखता है। ये चार आधे योजक हैं जो एक पूर्ण योजक में संयुक्त हैं।



बैटरी के रूप में, हम 155tm8 चिप (74175) - एक चौगुनी डी-ट्रिगर का उपयोग करेंगे।

ट्रिगर्स जो कि MS का हिस्सा होते हैं, जब तक कि सिंक्रोनाइज़ेशन इनपुट पर 1 नहीं हो जाता है, और न केवल किनारे पर (स्थैतिक नियंत्रण के साथ ट्रिगर होता है), लेकिन लॉजिसिम प्रोग्राम में हमारे पास केवल डायनेमिक कंट्रोल के साथ ट्रिगर होता है, लेकिन इस मामले में यह महत्वपूर्ण नहीं है। ; हम जो है उसका उपयोग करेंगे।

आप विकिपीडिया पर ट्रिगर के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।

D-फ्लिप-फ्लॉप से ​​MS 155tm8 मॉडल को इकट्ठा करें।


अगला, हम एक योजना एकत्र करते हैं जो आपको संख्याओं के सेट को जोड़ने की अनुमति देता है।

उदाहरण के लिए, यदि आप संख्या 2 (0010) का एक सेट जोड़ते हैं, तो हमें 2 (0010), 4 (0100), 6 (0110) आदि मिलते हैं।




सबसे पहले, 2 योजक (लाल एल ई डी) के आउटपुट पर दिखाई देता है, फिर 2 को क्वाड डी-फ्लिप-फ्लॉप (येलो एल ई डी) में लोड किया जाता है, और 4 योजक के आउटपुट पर दिखाई देता है, फिर 4 को 155tm8 में लोड किया जाता है, और 6 योजक के आउटपुट में दिखाई देता है, आदि।

एक साधारण मेमोरी मॉड्यूल को डिजाइन करने के लिए, हमें एक मल्टीप्लेक्सर की आवश्यकता होती है। हम एक दोहरे मल्टीप्लेक्सर 155kp2 डिज़ाइन करते हैं।

हमें एक काउंटर की भी जरूरत है। हम 155ie5 चिप डिजाइन करेंगे।

यह चार अंकों का काउंटर है, लेकिन हमें केवल दो महत्वपूर्ण बिट्स की आवश्यकता है।
हम संख्याओं को स्टोर करेंगे, उदाहरण के लिए, 2 (0010), 3 (0011), 5 (0101)।




एक सर्किट में सभी घटकों को मिलाएं। हम उन संख्याओं को जोड़ेंगे जो "मेमोरी" में संग्रहीत हैं
2 + 3 + 5।


Logisim को यहाँ डाउनलोड किया जा सकता है ।

पुस्तक के बारे में पुनश्च लेख "कोड। कंप्यूटर विज्ञान की गुप्त भाषा। " यहाँ हैबे पर है ।
ZY यहाँ , यहाँ और यहाँ प्रोसेसर आर्किटेक्चर के बारे में अनुवादित लेख ( PatientZero द्वारा अनुवाद)