设计 CPU
Design a CPU
计算机体系结构与设计
学习内容
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设计和仿真 8 位 CPU
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创建您自己的指令集
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创建您自己的汇编语言
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在 EXCEL 中创建您自己的汇编程序
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在 EXCEL VBA 中创建自己的汇编语言调试器
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编写自己的汇编语言程序
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简单地说,“如果你想知道计算机是如何工作的,那么!!参加这门课程”
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没错,“如果你真的想知道计算机是如何工作的,那么!!就参加这门课程”
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添加了 78 种不同语言的字幕
要求
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你需要一台电脑。我还推荐一本名为《ButHowDoItKnow》的书,J. Clark Scott 的《每个人的计算机基本原则》。
描述
如果您想知道计算机是如何工作的,那么本课程适合您。我设计了一个简单的CPU(中央处理器),它是现代计算机跳动的心脏。我在一个名为 Logisim 的在线工具中设计和模拟 CPU 的每个块。您可以下载该工具并在自己的计算机上模拟 CPU,或者如果您愿意,您可以复制我的模拟文件并将它们加载到工具中并模拟您在视频中学到的内容,或者只是听视频(这取决于您)。
我添加了 78 种不同语言的字幕。如果您的语言不存在,请与我们联系,我会将其添加进去。如果您不是以英语为母语的人,请尝试字幕并以 0.75 倍的速度运行视频。
首先,我们下载名为LOGISIM的免费设计工具,我们在其中设计和模拟我们的CPU,并环顾该工具并向您展示其工作原理。然后乐趣就开始了。我们设计和模拟以下模块
简单的逻辑门
1 位存储单元
8 位存储单元
8 位寄存器
译码器
RAM(随机存取存储器)
ALU(算术逻辑单元)
时钟
然后,我们从艰苦的工作中休息一下(pheeewww!!),问一个问题:“计算机能回答生命、宇宙和万物的问题吗?“我们来看看计算机背后的一些想法,以及它能做什么,更重要的是不能做什么!我们将在接下来的两个视频中回答这个问题。
算法
图灵机
经过这个小小的休息之后,我们又开始设计我们的CPU。我们设计和模拟最困难的部分,称为控制单元。这就是魔术发生的地方,你会得到一个惊人的尤里卡时刻,你可以说,“我知道计算机是如何工作的!!’ 在本节中,我们在控制单元中构建指令集。该指令集包括:
FETCH EXECUTE 循环
ALU 说明
LOAD 和 STORE 说明
DATA指令
JUMP REGISTER指令
JUMP ADDRESS指令
JUMP IF指令
CLEAR FLAGS 指令
然后我们在Microsoft Excel中构建一个汇编程序(什么是汇编程序?一旦你到达这一点,你就会知道,你会回家干!
然后,我们使用 Excel VBA 对 CPU 进行建模,并从中构建一个汇编语言调试器。这将有助于我们编写汇编语言程序。最后,我们可以使用我们的第一个汇编语言程序加载 CPU。一种将 2 个数字相乘的算法(听起来可能不多,但您可以设计自己的算法并在您自己的 CPU 上模拟它们)。
然后,我们看一下顶级模拟。我们用第一个程序加载 CPU RAM(内存),并在我们眼前实时观看它通过程序运行。您可以让它快速执行代码,也可以一次单步执行 0 和 1,并查看您刚刚设计的 CPU 内部发生的每一个小细节!!
另外,请留意奖励部分,了解我将定期添加的额外材料。我将 CPU 从 8 位扩展到 16 位,创建更多在 CPU 上运行的汇编语言算法,并详细解释来自汇编程序和调试器的 VBA 代码(还有更多)。
本课程遵循 ButHowDoItKnow(每个人的计算机基本原理)一书中的 CPU 设计。本课程在作者网站上有特色。您无需购买这本书即可学习课程,但我强烈推荐这本书。
如果您想知道计算机的核心是什么以及它是如何工作的,那么这就是适合您的课程!!
本课程适合谁:
- 每个人和任何问这个问题的人 “计算机是如何工作的?
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