Proyecto microprocesador en vhdl

MICROELECTRÓNICA
Ingeniería Electrónica
Universidad Francisco de Paula Santander
Cúcuta Norte de Santander
Diseño e Implementación de un Microprocesador de 8 Bits de propósito general y su Modelamiento en Vhdl
Jesús Enrique Bocanegra c Cod: 0160734, Carlos Humberto Garcia O. Cod:0161015
jenboc3@hotmail.com carlos_hgo87@hotmail.com

RESUMEN: Eneste proyecto se presenta la estrategia que usamos para realizar un procesador de 8 bits de propósito general describiendo los componentes en vhdl, como ejemplo ALU, registros y uniendo estos luego en un diseño top level, además se describe el set de instrucciones con el cual consta el procesador.
Palabras Clave: Set de instrucciones, procesador, vhdl, top level.
1 INTRODUCCIÓN
Para poder hablarsobre el diseño del microprocesador que se realizó comenzaremos a hablar sobre dos conceptos que son: La organización y la arquitectura.
* Arquitectura: Son los atributos que son visibles para el programador y que tienen un impacto sobre las operaciones lógicas que pueda realizar el procesador por ejemplo: El set de instrucciones, números de bits, representación de resultados (complemento ados, signo-magnitud etc).
* Organización: Hace referencia al hardware, es decir, el modo como están conectados los componentes, tipo de memoria, señales de control utilizadas etc.
Entonces definiendo estos podemos decir lo siguiente si nuestro procesador contiene la instrucción de desplazamiento lógico esa sería la arquitectura, entonces la organización para esta instrucción seria por ejemplosi el desplazamiento se realiza usando multiplexores o usando un registro como el 74198 que tiene la opción de desplazamiento.

2 OBJETIVO GENERAL
Diseñar e implementar un microprocesador de 8 bits de propósito general que responda a aplicaciones sencillas.

2.1 OBJETIVO ESPECÍFICOS
* Obtener información referente al diseño de procesadores RISC (reduced instruction set computer).
*Definir el tipo de estructura adoptada para el diseño del procesador tipo VON NEUMAN o tipo HARVARD.
* Obtener información sobre los diferentes componentes que contendrá el procesador.
* Definir el set de instrucciones que contendrá el procesador.
* Diseñar e implementar cada uno de los componentes en lenguaje vhdl y realizar la respectiva simulación con el software ISE FOUNDATION DEXILINX.
* Realizar el diseño top level para implementar el procesador.
* Programar una aplicación sencilla.
3 MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL
Comenzamos hablando sobre el modelo de diseño que usamos para nuestro procesador el modelo VON NEUMAN.
3.1 Arquitectura VON NEUMAN
Se puede ver esta arquitectura de manera general como se observa en la FIGURA 1, que la principal característica delmodelo Von Neuman y la diferencia con la arquitectura Harvard es que en la memoria principal se almacenan tanto las instrucciones como los datos.
La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales, (por ejemplo, para gestionar las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc).
3.2 MEMORIA
La memoria puedeser Ram( en ingles: Random-Access Memory) o memoria de acceso aleatorio o memoria Rom (en ingles: Read Only Memory) o memoria de solo lectura. Una de las principales diferencias entre las dos es que en la Ram se puede escribir datos y leer datos mientras que en la rom solo leerlos. Para nuestro diseño usaremos memoria Ram combinacional, cabe destacar también que la memoria utiliza el mismo tiempopara leer o escribir en cualquier dirección de la memoria.

FIGURA [ 1 ]. Modelo Von Neuman

Dirección
00H
01H
02H
83H
84H
85H
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FIGURA [ 2 ].División de la Memoria
Como se puede observar en la FIGURA 2 las instrucciones se almacenaran en las primeras posiciones de la división de la memoria, mientras que las otras se utilizan para almacenar datos.
3.3 DATAPATH...