Simulacion Procesador

PROCESADOR DE 4 BITS

INTRODUCCIÓN
El procesador (CPU, por Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento), es por decirlo de alguna manera, el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria. 
El primer microprocesador (Intel 4004) seinventó en 1971. Era un dispositivo de cálculo de 4 bits, con una velocidad de 108 KHz. Desde entonces, la potencia de los microprocesadores ha aumentado de manera exponencial.
Este proyecto es una CPU de 4 bits construido a partir de los contadores TTL y compuertas.Este proyecto está destinado a ser más educativo que se una CPU práctico, útil. El diseño es simple y puede ser construido a partir decircuitos integrados TTL disponibles.
Hay tres modos de operación. Se trata de Programa, Reset y en Ejecutar. Para el modo de programa, hay un botón de escribir para escribir las instrucciones a la dirección que se indica mediante los conmutadores de dirección de palanca. (El resto de los botones y el interruptor para el paso y el modo de paso se instalaron para una versión anterior de la CPU y no seutilizan aquí.)

FUNCIONAMIENTO

El procesador (denominado CPU, por Central Processing Unit) es un circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, envía pulsos, denominados "picos". La velocidad de reloj (también denominada ciclo), corresponde al número de pulsos por segundo, expresados en Hertz(Hz). De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un reloj que envía 200.000.000 pulsos por segundo. Por lo general, la frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia del sistema (FSB, Front-Side Bus o Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de la placa madre. 
Con cada pico de reloj, el procesador ejecuta una acción que corresponde a su vez a una instrucción o bien auna parte de ella. La medida CPI (Cycles Per Instruction o Ciclos por Instrucción) representa el número promedio de ciclos de reloj necesarios para que el microprocesador ejecute una instrucción. En consecuencia, la potencia del microprocesador puede caracterizarse por el número de instrucciones por segundo que es capaz de procesar. Los MIPS (millions of instructions per second o millones deinstrucciones por segundo) son las unidades que se utilizan, y corresponden a la frecuencia del procesador dividida por el número de CPI.

DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO
Esta CPU tiene 16 instrucciones, ya que son de 4 bits significa que son 16 instrucciones el límite. Hay un acumulador y 4 registros. Los registros son la única memoria que está disponible para que un programa almacene datos en tiempo deejecución. El espacio del programa es de 256 bytes. 4 bits para la instrucción y otros 4 bits para almacenar los datos del programa. Hay tres banderas, a menos que, igual y mayor que. Se utiliza un modelo de memoria segmentada. Hay 16 segmentos de 16 bytes. El programa se ejecutará en un segmento de palabra de 16 hasta que se haga un salto a otro segmento. Esto se hizo para simplificar el diseño.
Aquíhay un diagrama de bloque de la CPU:

A continuación se muestra un resumen de las instrucciones disponibles:
Código | Designación | Descripción |
1 | LIT | Copia un valor literal de la memoria de programa para el acumulador. |
2 | LOAD | Copia un valor de un registro al acumulador. |
3 | STORE | Copia el valor en el acumulador a un registro. |
4 | INC | Incrementar el acumulador enuno. |
5 | DEC | Decrementa el acumulador en uno. |
6 | REG | Copia el valor en el acumulador a la dirección del registro. |
7 | CMPL | Compara el acumulador a un valor literal. Establece banderas. |
8 | CMPR | Compara el acumulador a un registro. Establece banderas. |
9 | RST | Restablece el programa de mostrador. |
10 | JUMPL | Copia el valor en el acumulador al segmento de registro...