Cpu avr

(
Implementación de una CPU AVR en VHDL
John Fabio Duque, Andrés Felipe Herrera

Resumen— El laboratorio consiste en implementar una CPU basándonos de una arquitectura AVR en lenguaje VHDL para ello necesitamos saber los componentes y el funcionamiento de una CPU tales como lo son una Unidad de control (UC), registro de instrucciones (IR), control de programa (PC), la unidadaritmeticologica (ALU) y el banco de registro para ello se necesita también conocer el funcionamiento de una CPU tipo RISC para basarse y diseñar el cableado de este tipo de arquitectura.

Abstract- The laboratory is implementing a CPU based on AVR architecture in VHDL language for that we need to know the components and operation of a CPU such as we are a control unit (UC), instruction register (IR),control program (PC), aritmeticologica unit (ALU) and register bank, it needs also to know the operation of a RISC CPU to build and design the wiring of this type of architecture.

Palabras clave—Arquitectura AVR Arquitectura RISC, bits, búfer, decodificados, mux, Unidad central de procesamiento (CPU), VHDL, Unidad de control (UC),

Introducción

E
L objetivo dellaboratorio es diseñar una unidad de central de procesamiento (CPU). Es el componente en una computadora digital que interpreta las instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de la computadora. Las CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital (la programabilidad) y son uno de los componentes necesarios encontrados en las computadoras de cualquier tiempo,junto con el almacenamiento primario y los dispositivos de entrada/salida. Para la programación se utilizara lenguaje de programación VHDL. Es un lenguaje usado por ingenieros definido por el IEEE que se usa para diseñar circuitos y al herramienta que lo maneja llamada Quartus. La CPU esta basa en una arquitectura AVR que es de tipo RISC que tienes las siguientes características fundamentales laprimera es que las instrucciones son de tamaño fijo y presentadas en un reducido número de formatos y sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria por datos. Donde debemos conocer los componentes y su funcionamiento de la CPU y hacer el cableado necesario.

DESARROLLO DEL LABORATORIO

Para el desarrollo de esta práctica de laboratorio empezamos pordiseñar una parte de la CPU llamada ALU. Que significa unidad aritmético-lógica o ALU (arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (como igual a, menor que, mayor que, etc.), entre dos números. Esta consta de las siguientes características: tiene dos entradas de de 8 bits cada una, Una salida de 8bits, un oe que es que habilita las entradas, unas líneas de control que son las que nos indican que operación se va a llevar a cabo en la ALU y un estado que indica si están en alta impedancia o no. Después de esto creamos el banco de registro que es donde implementamos los registros que son una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardartransitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas. En este banco de registros también encontramos un buffer trietado que pone la salida en alta impedancia, haciendo que el pin ya no tenga relevancia en el circuito. Normalmente, la intención de este estado es permitir a varios circuitos compartir el mismo bus o línea de salida, también encontramos dos registrospara nuestra aplicación, encontramos dos mux que son dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello lo que hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo, también encontramos un decodificador cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un...