Maestra en Ingeniera Electrnica y Computacin

Diseo de Computadoras

8 de noviembre de 2013

1. Disear un Circuito Lgico que implemente un microprocesador simple. Este microprocesador deber tenerlas siguientes caractersticas:

El microprocesador tiene una arquitectura de 8 bits. Esto significa que:

Las instrucciones estn codificadas sobre 8 bits. La direccin de las palabras en memoria, est codificada sobre 8 bits. Los buses de comunicacin, son de 8 bits. Existe un bus de entrada Data In, de 8 bits. Existe un bus de salida Data Out, de 8 bits. Todos los registros internos son de 8 bits.

Existe una entrada para el reloj en 1 bit.

Existe una entrada que determina el modo de funcionamiento del microprocesador (Mode).

Existe una salida para indicar un posible error, en 1 bit.

Internamente, el microprocesador cuenta con:

1

Una memoria RAM.

Una ALU con las siguientes funciones:

Un comparador binario. Un sumador binario.

Dos registros de entrada de datos para la ALU (RA y RB).

Un registro de salida de datos para la ALU (RC).

Una Unidad de Control, que permita la interaccin de todos los componentes y la ejecucin automticade la secuencia de instrucciones almacenadas en la memoria RAM.

Un registro que contiene la direccin de la prxima instruccin a ejecutarse (CO).

Uno (o ms) registro(s) de Instruccin (RI).

Uno (o ms) registro(s) de Direccin (RD).

2

El funcionamiento del microprocesador es el siguiente:

Mientras la entrada Mode est en 0, cada vez que el reloj (Clock) est en 1; el valor de la entrada DataIn, es almacenado en la RAM en la posicin indicada por la direccin Address.

Una vez que el programa ha sido ntegramente copiado en la memoria RAM, cambiando el valor de laentrada en Mode a 1, se inicia la ejecucin del mismo. Para eso, en el registro CO, se guarda la direccinde la primera instruccin a ser ejecutada. Por convencin, se tiene que la primera instruccin estaralmacenada en la direccin 0x01.

Dependiendo del estado en el que se encuentre la Unidad de Control (CU), se copiar la instruccinque se encuentra en la direccin CO en el registro de instruccin RI. Decodificando la instruccin, losposibles argumentos sern obtenidos de la RAM, para posteriormente ejecutarla.

Una vez ejecutada la instruccin, el registro CO es incrementado apropiadamente, de modo que tengala direccin de la prxima instruccin a ser ejecutada.

El juego de instrucciones es el siguiente:

Instruccin Arg. 1 Arg. 2 Accin000 00000 = RESET001 00000 0000000 0 = DataIn := RA001 00000 0000000 1 = DataIn := RB010 00000 Address 000000 00 = DataOut := RAM(Addr)010 00000 Address 000000 01 = RA := RAM(Addr)010 00000 Address 000000 10 = RB := RAM(Addr)011 00000 000000 00 = DataOut := RC011 00000 000000 01 = RA := RC011 00000 000000 10 = RB := RC100 00000 Address = RAM(Addr) := RC110 00000 00000 000 = RC := RA + RB110 00000 00000 001 = RC := RA = RB110 00000 00000 010 = RC := RA > RB110 00000 00000 011 = RC := RA < RB110 00000 00000 100 = RC := RA RB110 00000 00000 101 = RC := RA RB111 00000 = FIN

Se deber entregar:

El diseo completo del microprocesador. Si considera necesario, podr aadir nuevos registros.

La descripcin del autmata que controlar el funcionamiento automtico de la Unidad de Control.

Se recomienda validar sus ideas de diseo, con pequeos mdulos (proyectos) VHDL.

3