Este projeto foi desenvolvido como parte da disciplina de Arquitetura de Computadores, com o objetivo de aprofundar o entendimento sobre a construção e funcionamento de um processador. As entregas do projeto foram divididas em seis partes, cada uma focando em componentes específicos do processador, permitindo uma construção modular e detalhada.
- Unidade Lógica e Aritmética (ULA), Banco de Registradores e Acumulador: A primeira entrega concentrou-se na ULA, responsável pelas operações matemáticas e lógicas, no Banco de Registradores, que armazena dados temporários, e no Acumulador, que guarda o resultado das operações da ULA.
- Unidade de Controle (UC): A segunda etapa focou na UC, que coordena todas as operações do processador, enviando sinais de controle apropriados para os outros componentes, garantindo a correta execução das instruções.
- Contador de Programa (PC) e Memória de Somente Leitura (ROM): A terceira parte do projeto envolveu o PC, que mantém o endereço da próxima instrução a ser executada, e a ROM, que armazena as instruções do programa a serem executadas.
- Instruções: A quarta entrega tratou da Unidade de Instrução, responsável por receber as instruções da ROM e decodificá-las, determinando quais operações devem ser realizadas pelo processador.
- ADD1 e Somador: Na quinta etapa, foram implementados o ADD1, um componente auxiliar que incrementa valores, e o Somador, que é fundamental para operações aritméticas e para a atualização do PC durante saltos ou ramificações.
- Memória de Acesso Aleatório (RAM): A sexta e última entrega focou na RAM, que fornece armazenamento temporário para dados durante o processamento, permitindo leitura e escrita rápida de dados conforme necessário pelas instruções do programa.
A imagem apresentada ilustra a organização e a interação entre os principais componentes do processador:
- Unidade de Controle (UC): Coordena as operações enviando sinais de controle.
- Banco de Registradores: Armazena dados temporários para acesso rápido.
- Unidade de Instrução: Decodifica as instruções da ROM.
- ROM e RAM: Armazenam instruções e dados temporários, respectivamente.
- Contador de Programa (PC): Mantém o endereço da próxima instrução.
- ULA: Realiza operações matemáticas e lógicas.
- Multiplexadores e Decodificadores: Direcionam o fluxo de dados e controlam operações.
- Flags: Armazena estados das operações da ULA.
- Bit Debug: Facilita a depuração do processador.
Este diagrama representa uma visão completa da arquitetura interna do processador, demonstrando como os componentes individuais trabalham em conjunto para executar instruções e processar dados eficientemente.
Baixar o ghdl-MINGW32.zip da versão 3.0 em: https://github.com/ghdl/ghdl/releases/tag/v3.0.0
Baixar o gtkwave-3.3.100-bin-win32 ou então o gtkwave-3.3.100-bin-win64 que estão em: https://sourceforge.net/projects/gtkwave/files/.
Siga os passos ou procure instruções na internet:
- Vá no Painel de Controle e na barra de busca, digite variáveis.
- Clique em Editar as variáveis de ambiente; se escolher para o sistema ele abre outra janela e será para todos os usuários do PC, senão é só pra você.
- Encontre a variável Path (o painel superior é do usuário, o inferior é do sistema):
- Se a variável Path não estiver listada, clique em Novo...; coloque Path como nome e coloque as pastas do ghdl.exe e gtkwave.exe, separadas por ;
(por exemplo, C:\ARQ_COMP\GHDL\bin; C:\ARQ_COMP\GTKWAVE\bin). - Se a variável Path estiver listada, clique nela e em Editar. Inclua então duas novas linhas, uma para cada aplicativo
(por exemplo, C:\ARQ_COMP\GHDL\bin; C:\ARQ_COMP\GTKWAVE\bin).
- Para testar, abra um terminal (cmd, por ex.) e digite ghdl -v (que deve mostrar a versão do GHDL) e depois gtkwave (que deve abrir o aplicativo).
A imagem abaixo mostra todos os tipos comandos possíveis de serem executados neste processador, bem como a forma de utilizar os comandos para cada instrução.
Primeiro entre na pasta em que seus arquivos .vhd estão, e em seguida execute os seguintes comandos:
ghdl -a nomeArquivo.vhd
ghdl -e nomeArquivo
ghdl -a nomeArquivo_tb.vhd
ghdl -e nomeArquivo_tb
ghdl -r nomeArquivo_tb --wave=nomeArquivo_tb.ghw
gtkwave nomeArquivo_tb.ghw