ब्रेडबोर्ड पर 8-बिट कंप्यूटर अवलोकन: 3 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस प्रोजेक्ट के लिए मेरा लक्ष्य कंप्यूटर आर्किटेक्चर, हार्डवेयर डिज़ाइन और असेंबली स्तर की भाषाओं की बेहतर समझ बनाना था। कंप्यूटर इंजीनियरिंग का अध्ययन करने वाले विश्वविद्यालय में जूनियर होने के नाते, मैंने हाल ही में इलेक्ट्रॉनिक्स, लैब्स पर मुझे असेंबली लैंग्वेज और हार्डवेयर आर्किटेक्चर से परिचित कराने के लिए पाठ्यक्रम पूरा किया था। इन विषयों का परिचय प्राप्त करने में, मैं तीनों पाठ्यक्रमों में बारीक विवरण के बारे में अपनी समझ बढ़ाना चाहता था, और किसी प्रोजेक्ट पर काम करने से बेहतर सीखने का क्या तरीका हो सकता है?

मेरा मूल इरादा बेन ईटर के यूट्यूब चैनल पर उपलब्ध कराए गए व्याख्यान वीडियो का उपयोग करके इस 8-बिट कंप्यूटर को पूरी तरह से इकट्ठा करना था, जो डिजाइन प्रक्रिया को मेरे द्वारा कवर की गई सामग्री और पहलुओं के ठोस मिश्रण में तोड़ने का एक शानदार काम करता है। सीखना। यह देखते हुए कि मुझे पहले से ही संयोजन डिजाइन और बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स तर्क की बुनियादी समझ थी, मैं डिजाइन अवलोकन के बाद कंप्यूटर के कुछ हिस्सों को डिजाइन और निर्माण करने की कोशिश करके खुद को चुनौती देना चाहता था, लेकिन भवन निर्देशों को देखे बिना। पूरे प्रोजेक्ट के दौरान, मेरा उद्देश्य कुछ नया बनाने के बजाय अपनी समझ को सीखना और सुधारना था, इसलिए प्रोजेक्ट के प्रत्येक चरण के साथ, मैंने घटक वास्तुकला पर ऑनलाइन लेखों और मंचों से थोड़ा सा पढ़ा, और प्रत्येक के लिए उपयोग किए जाने वाले बुनियादी सम्मेलन उनमें से।

चरण 1: रास्ते में अनुसंधान

इस परियोजना ने मुझे वास्तव में मेरी अपेक्षा से बहुत अधिक पढ़ने को मिला। प्रत्येक घटक के लिए मेरे मुख्य दृष्टिकोणों में से एक ऑनलाइन फ़ोरम या लेख से एक सिंहावलोकन पढ़ना, ईटर के वीडियो से व्याख्यान देखना, और निर्माण, परीक्षण से पहले अपना खुद का हिस्सा डिजाइन करने का प्रयास करना था, और अधिकांश समय इसे स्क्रैप करने की आवश्यकता होती है। ईटर के चैनल से अधिक निर्देशित दृष्टिकोण। इसका एक उदाहरण था जब मैं पीसी के एएलयू घटक का निर्माण कर रहा था। जैसा कि मैंने डिज़ाइन वीडियो देखे, मैंने चिप घटकों पर लेख पढ़े जो उच्च कार्यक्षमता वाले थे और इनपुट को ट्रिगर करते थे जो निर्देश प्रकारों को स्विच करने और इनपुट को आंतरिक रूप से 2 के पूरक में बदलने की अनुमति देते थे। हालांकि, इन आसान चिप्स को खरीदने से पहले, मैंने डिजाइन दृष्टिकोण की समीक्षा की, जिसके बारे में बेन ईटर ने अपने वीडियो में बात की थी, जिसमें उच्च लागत वाले चिप्स की आवश्यकता के बिना एएलयू मॉड्यूल में कार्यक्षमता बढ़ाने के लिए एडर्स और एक्सओआर लॉजिक गेट्स का सम्मिश्रण था। इसने मुझे असतत तर्क के उपयोग और कंप्यूटर डिजाइन के लिए इसकी प्रयोज्यता की सराहना की, और घटकों के निर्माण के विभिन्न तरीकों के बारे में सीखा। ब्रेडबोर्ड पर निचले स्तर के चिप्स को मिलाकर, मैंने एएलयू के अंदर उपयोग किए जाने वाले कुछ प्रमुख वास्तुशिल्प लक्षणों के बारे में भी सीखा, जिससे पीसी पर इस निष्पादन घटक पर मेरी समझ में वृद्धि हुई।

एक अन्य प्रमुख घटक जिसके बारे में मैंने सीखा, वह था ट्रांसीवर का उपयोग, जिसे बफ़र्स भी कहा जाता है। परियोजना में गहराई से जाने से पहले, मैंने सोचा था कि मैं नियंत्रण संकेतों का उपयोग करके विभिन्न घटकों को सक्रिय और निष्क्रिय कर दूंगा, लेकिन जल्दी ही पूरे लेखों में पाया गया कि इस वॉन-न्यूमैन शैली की वास्तुकला को ठीक से काम करने के लिए बफ़र्स का उपयोग करने की आवश्यकता है। चूंकि कंप्यूटर पीसी पर विभिन्न मॉड्यूल के बीच डेटा यात्रा करने के लिए एक साझा बस का उपयोग करता है, चक्रों का सिंक्रनाइज़ेशन घड़ी द्वारा निर्धारित किया गया था। हालांकि, बस में उपलब्ध डेटा में हस्तक्षेप किए बिना स्टोर और लोड होने की इजाजत देकर, मैंने पाया कि ट्रांसीवर गेट्स के रूप में कार्य करने के लिए महत्वपूर्ण थे, डेटा को समय पर बस में प्रवाह करने की अनुमति देने के लिए एक सक्षम सिग्नल की आवश्यकता होती है। पढ़ने की क्षमता को समझना उतना कठिन नहीं था, क्योंकि तार हमेशा बस में मूल्यों को धारण करते थे, लेकिन सही मूल्य का उपयोग करने का मतलब था कि रजिस्टरों को नए मूल्य को धारण करने में सक्षम बनाना।

इस पूरे प्रोजेक्ट में शोध से एक अंतिम निष्कर्ष चिप्स के बीच विनिर्देश अंतर को समझना था जो समान थे। कई बार मुझे एक ही आईडी वैल्यू वाले चिप्स मिलते हैं लेकिन एलएस और एचसी जैसे अलग-अलग डिस्क्रिप्टर अक्षर। मुझे जो पता चला वह यह था कि यह केवल लेबल का निर्माण नहीं कर रहा था, बल्कि चिप्स के बारे में समय और शक्ति विनिर्देश भी था। शुक्र है कि चूंकि मेरे कंप्यूटर में काफी निम्न स्तर, उच्च सहिष्णुता घटकों का उपयोग किया गया था, इसलिए मुझे कई विशिष्टताओं के मिलान के बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं थी, लेकिन उच्च स्तर के डिजाइन पर, मैंने सीखा कि घड़ी की गति और पावर ड्रॉ जैसी चीजें इलेक्ट्रॉनिक की सफलता या विफलता के लिए महत्वपूर्ण हैं। डिजाईन

चरण 2: कठिनाइयों का सामना करना पड़ा

परियोजना में काफी तेजी से मैं प्रक्रियाओं को सिंक्रनाइज़ करने के लिए समय घड़ी, और बुनियादी स्मृति वास्तुकला जैसे सरल घटकों को डिजाइन करने में सक्षम था, लेकिन एक भारी पाठ्यक्रम सेमेस्टर के साथ भागों को ऑर्डर करने की आवश्यकता ने परियोजना के लिए बाहरी समय आवंटित करना मुश्किल बना दिया, मुझे वापस सेट करना पूरा करने के लिए अनुसूची। भागों के आने के लिए एक सप्ताह प्रतीक्षा करने की आवश्यकता से मेरे पहले बड़े झटके के बाद, मैंने उन सभी भागों का आदेश देकर आगे की देरी को समाप्त कर दिया, जिनके बारे में मुझे लगा कि मुझे इस परियोजना को पूरा करने की आवश्यकता होगी, जो उपयोगी साबित हुई क्योंकि मुझे अब इसे प्रकाशित करने में देरी का सामना नहीं करना पड़ा।. डिबगिंग के कुछ बुनियादी तरीकों को सीखने के बाद, मैंने कुछ असेंबली को नज़रअंदाज़ करना शुरू कर दिया, जिसका मतलब था कि मेरी त्रुटियों को पकड़ने के लिए वापस जाने और वीडियो को फिर से देखने की आवश्यकता थी, जिसके कारण आमतौर पर अधिकांश बोर्ड अलग हो जाते थे। इसका कोई शॉर्टकट नहीं था। मैंने किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के निर्माण में आपकी प्रगति की जाँच करने का महत्व सीखा। रास्ते में प्रत्येक बोर्ड को डिबग करके, मैं उन्हें और अधिक आत्मविश्वास के साथ संयोजित करने के लिए आगे बढ़ने में सक्षम था, फिर संयुक्त बोर्डों को डिबग करना बहुत आसान हो गया।

चरण 3: उपलब्धियां और प्रतिबिंब

कुल मिलाकर, मैंने वर्तमान में घड़ी, ओपकोड और प्रोग्राम काउंटर, एएलयू यूनिट, आरएस आरटी और आरडी रजिस्टर, और रैम पूरा कर लिया है। इस परियोजना को पूरा करने के लिए बस और बाह्य उपकरणों को पूरा करने की आवश्यकता के अलावा, मैंने कंप्यूटर आर्किटेक्चर के बारे में पर्याप्त मात्रा में सीखा है, जिसे मैं कंप्यूटर आर्किटेक्चर कोर्स लेते हुए अपने वरिष्ठ वर्ष के ऐच्छिक में ले जाने की आशा करता हूं।

M5 ने मुझे अपनी परियोजना पर काम करने के लिए सभी आवश्यक उपकरण प्रदान किए, और घटकों को दीवारों के साथ बहुत अच्छी तरह से रखा गया था, इसलिए मुझे उन हिस्सों के बारे में बहुत पहले से पता था जिन्हें ऑर्डर करने की आवश्यकता थी और क्या डिस्पेंसेबल था। यदि कोई अन्य छात्र इस परियोजना को लेता है, तो मैं निश्चित रूप से ध्यान दूंगा कि यदि आप कंप्यूटर पर चल रही हर चीज को समझने की कोशिश कर रहे हैं तो इस परियोजना में बहुत समय लगता है। यह मुश्किल नहीं है, लेकिन अगर आप इसे सफलतापूर्वक काम करना चाहते हैं तो इसे देखभाल की आवश्यकता है। मैं अत्यधिक अनुशंसा करता हूं कि आप बेन ईटर के यूट्यूब चैनल पर वीडियो प्लेलिस्ट के माध्यम से उन सभी हिस्सों की समझ प्राप्त करें जिन्हें आपको उपयोग करने की आवश्यकता है ताकि आप समय पर पीछे न पड़ें यदि आप अपना दृष्टिकोण डिजाइन करने की योजना नहीं बनाते हैं। चूंकि मैंने अपने समय पर पूरा करने के लिए इसे अपने साथ ले जाने की योजना के अधिकांश हिस्से खरीदे हैं, लेकिन किसी अन्य छात्र को इसे पूरा करने की अनुमति देने के लिए इसे नीचे सौंपना अच्छा होगा, जिसका अर्थ होगा शेष भागों के डिजाइन के लिए हल्का एक्सपोजर, लेकिन असेंबली भाषा पर एक बड़ा ध्यान, जो मुझे सौभाग्य से अन्य कक्षाओं के दौरान काम करने को मिला