Um projeto desenvolvido para a cadeira de Arquitetura de Computadores na UFCA, através do qual o professor nos instruiu a montar um processador similar ao MIPS.
Sendo assim, montamos o Galvamoto16. Ele recebe instruções em hexadecimal diretamente na sua memória ROM. Com a implementação futura do assembler, será possível escrever um código em texto e traduzi-lo para hexadecimal.
O principal circuito no qual estão localizadas todas as ligações entre os subcomponentes do nosso processador. Alguns sinais de controle também estão definidos aqui.
Composto pelo registrador PC, que armazena a linha em que a ROM está lendo. A memória ROM contém as instruções que são lidas e enviadas para o processador. A cada pulso do clock, o endereço no registrador é incrementado e passado novamente como endereço para a ROM, lendo assim linha por linha. No entanto, dependendo da situação, podem ocorrer saltos de linhas.
O controle recebe os 4 bits da instrução (12-15) e define quais operações ele irá realizar. As possibilidades são:
- j - jump
- b - branch
- ldMem - carregar da memória
- strMem - carregar na memória
- strReg - escrever no registrador
É possível visualizar quais os sinais que cada instrução passa através da tabela de instruções.
A ULA recebe como entrada o OP e os conteúdos dos registradores e o imediato, e realiza operações como soma, subtração e shift left. Ela é capaz de realizar todas as operações possíveis. No entanto, por meio de um multiplexador, é possível escolher apenas a operação desejada a ser executada com as entradas.
A memória RAM 16x16 é alterada por meio das operações de lw e sw. Ela possui um endereço da linha atual e, como é possível escrever nela, recebe um DataIn como entrada e o DataOut como saída. Assim, é possível realizar leitura e escrita na memória RAM, mas é mais lento do que armazenar nos registradores. No entanto, oferece mais espaço.
Os 16 registradores do processador estão localizados aqui. O registrador $0 é apenas leitura, sempre retornando o valor 0, e o $11 é reservado para operações de branch. Portanto, sempre que a operação de branch for verdadeira, ele saltará para o endereço contido no registrador $11.
Este é o formato atual das instruções do GM16x.
| i | hex | op | j | b | lw | sw | str |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| none | 0000 | 0000 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| li | 1dii | 0001 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| add | 2dst | 0010 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| addi | 3dsi | 0011 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| or | 4dst | 0100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| sl | 5dst | 0101 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| sli | 6dst | 0110 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| slt | 7dst | 0111 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| beq | 8xst | 1000 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| bne | 9xst | 1001 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| j | Aiii | 1010 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| lw | Bdsi | 1011 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| sw | Cist | 1100 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |