Diseño de un sistema mínimo basado en programa almacenado

UNIVERSIDAD DEL QUINDIO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA. INFORME DE PROYECTO I ARTICULOS PRESENTADOS DURANTE EL PRIMER SEMESTRE DE 2009

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Diseño de un Sistema Mínimo basado en Programa Almacenado
Alexander Flórez Quintero, Jairo A. Castrillón, Jheison Alexander Mejía, Juan Camilo Valderrama alfloqui_0901@hotmail.com, marulo2005@yahoo.es, chiky10_nta@hotmail.com, valdecamilo@hotmail.com
Resumen— Através de la historia, la humanidad a tratado de reducir procesos analógicos a digitales, así, se crea un mecanismo capaz de procesar información mucho mas rápido que el hombre, la CPU (Unidad de Proceso Central) que interpreta las instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de la computadora. Para el diseño de dicha computadora se utiliza el microprocesador o microcontrolador,circuito integrado que incluye en su interior unidades funcionales: CPU, Memoria comunicándose con las Unidades de Entrada y Salida, el cual, en su configuración interna tiene datos binarios programados mediante un lenguaje de máquina o assembler. Para este informe se diseña e implementa un sistema mínimo utilizando la arquitectura tipo RISC utilizada en el AVR AT-MEGA 16, mediante el lenguajeVHDL y el software QUARTUS II. Abstract – Throughout history, mankind has tried to reduce analog to digital processes, thus establishing a mechanism to process information much faster than men, the CPU (central processing unit) that interprets instructions and processes data in computer programs. For the design of this computer is the microprocessor or microcontroller chip that includes in itsinternal functional units: CPU, memory communicating with the input and output units, which, in its internal binary data is programmed using a language machine or assembler. This report is designed and implemented a system using minimal type RISC architecture used in the AVR AT MEGA-16, using the VHDL language and the software QUARTUS II Palabras claves— ALU, AVR AT-MEGA 16, Bus, CPU, Dato, Dirección,I/O, Memoria, Microprocesador, PC, QUARTUS II, Registros, RISC, Unidad de Control, VHDL.

Inicialmente para representar la CPU se utiliza la arquitectura tipo RISC (Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducidas), la cual reduce los accesos a memoria y posibilita la segmentación y el paralelismo en la ejecución de las instrucciones, y al manejar la estructura del microprocesador AVR AT-MEGA16 que utiliza dicha arquitectura, se diseña cada uno de los dispositivos que componen la unidad central de procesamiento(CPU), tales como la Unidad de Control, la Unidad Aritmética-Lógica (ALU), los registros de propósito general, el registro de instrucciones, el contador de programa, memorias internas (RAM-ROM) y los dispositivos con los que interactúa mediante los buses de datos y dirección,memorias externas y los dispositivos de entrada y salida (I/O).

II. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Diseñar e Implementar un sistema mínimo basado en programa almacenado. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Diseñar e Implementar los componentes de un sistema mínimo basado en programa almacenado (CPU, Memoria y Módulos de E/S) usando el lenguaje de descripción de hardware VHDL. - Conocer el funcionamiento internode una CPU, determinando la interacción de la unidad de control con los registros y la ALU. - Conocer el funcionamiento de una CPU tipo RISC mediante el diseño e implementación de la misma. - Entender el funcionamiento de una memoria y la conexión a un sistema basado en programa almacenado. - Diseñar e implementar módulos de entrada y salida que se puedan acoplar al sistema mínimo.

Keywords–ALU, AVR AT MEGA-16, Bus, CPU, Data, Address, I/O, memory, microprocessor, PC, QUARTUS II, Registers, RISC, Control Unit, VHDL.
I.

INTRODUCCIÓN

Para el diseño e implementación de un sistema mínimo se utiliza el lenguaje VHDL, el cual sirve para diseñar circuitos digitales y es la combinación de VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit) y HDL (Hardware Description Language); este lenguaje...