Postavme si procesor
Adam Dej
Čo je procesor?
- (Wikipedia) elektronický obvod ktorý vykonáva inštrukcie počítačového programu vykonávaním základných aritmetických, logických, kontrolných a vstupno-výstupných operácií
Čo presne postavíme?
- Veľmi zjednodušený procesor
- Pripojíme aj predpripravené periférie na demonštráciu
- Výpočtový výkon drozofily
Tranzistor
N-channel
P-channel
P-channel
N-channel
MOSFET tranzistory
Gate
Drain
Source
Gate
Drain
Source
Aproximácia:
Zapnutý, ak
V_{gate} = V_{cc}
Aproximácia:
Zapnutý, ak
V_{gate} = \text{GND}
Postavme NOT
vstup
výstup
GND
V_{cc}
P-channel
N-channel
Logické hradlá
NOT
OR
AND
NOR
NAND
Sčítačka
0001011
0010001
0011100
+
=
eXclusive OR
| A | B | OUT |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Half adder
Demonštrácia
Komponenty procesora
Aritmeticko-logická jednotka
- Vstupom sú operandy
- Sčíta, odčíta, logický and, logický not...
- Výstupom je výsledok
Naša bude vedieť iba zvýšiť a znížiť číslo o 1
Registre
- Sme vypočítali...
- Teraz by bolo dobré si to niekde pamätať
- S-R Latch
- D flip-flop
Demonštrácia
Inštrukčná sada
< > + - [ ] , .
| 00 | 00 | 05 | B4 | A0 | 47 | 8E | 00 | 00 | 00 |
|---|
Inštrukčná sada
- '>' - Posun hlavy o políčko doprava
- '<' - Posun hlavy o políčko doľava
- '+' - Pripočítaj 1 k momentálnej bunke
- '-' - Odpočítaj 1 od momentálnej bunky
- '[' - Ak je momentálna bunka '0' preskoč k vhodnej ']'
- ']' - Ak momentálna bunka nie je '0', vráť sa k vhodnej '['
- '.' - Vypíš obsah bunky na výstup
- ',' - Načítaj vstup do bunky
Čo teda našemu procesoru ešte chýba?
- ROM
- RAM
- Program counter
- Memory counter
- Zero detect
- Skip counter
- Vstup
- Výstup
Srdce procesora:
kontrolná jednotka
Čo to je?
- Načíta inštrukciu
- Dekóduje ju
- Ovláda kontrolné signály častí procesora
Cykly operácie
- Fetch
- Zvýš Program counter o 1
- Dekóduj inštrukciu
- Execute
Kontrolné signály v Execute cykle
Vykonanie '+'
- RAM[MC] → BUS; BUS → A
- A → IDU; Increment; BUS → RAM[MC]
Kontrolné signály vo Fetch cykle
- PC.low → BUS; BUS → A
- A → IDU; Increment, BUS → PC.low
- A → IDU; Increment; IF ZERO:
- PC.high → BUS; BUS → A
- A → IDU; Incement; BUS → PC.high
- ROM[PC] → IDU.nextInstruction
Ako to zostrojiť?
- Veľa hradiel, posuvné registre
- Mikrokódová jednotka
Po dokončení...
Ďakujem za pozornosť!
Otázky?
- Simulácia logických obvodov: Logisim
- Hotový procesor sa dá nájť na mojom Githube
- Prezentácia "powered by": slides.com
adam-dej.github.io
Let's build a processor (SK)
By Adam Dej
Let's build a processor (SK)
Na tejto prednáške si popíšeme fungovanie elektronických obvodov schopných realizovať jednoduché logické funkcie. Popri tom si vysvetlíme princípy fungovania procesora tak, že budeme staviať jeho jednotlivé komponenty, ktorých spojením na konci vznikne náš vlastný jednoduhý procesor.
