کامپیوتر ساده در حد امکان - ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

این مقاله نیازمند تمیزکاری است. لطفاً تا جای امکان آن‌را از نظر املا، انشا، چیدمان و درستی بهتر کنید، سپس این برچسب را بردارید. محتویات این مقاله ممکن است غیر قابل اعتماد و نادرست یا جانبدارانه باشد یا قوانین حقوق پدیدآورندگان را نقض کرده باشد.

کامپیوتر ساده در حد امکان (به انگلیسی: Simple-As-Possible computer) به اختصار (SAP)، یک معماری رایانه‌‌ای ساده شده‌است که برای اهداف آموزشی طراحی شده‌است و در کتاب Digital Computer Electronics نوشته آلبرت پل مالوینو و جرالد ای براون توضیح داده شده‌است. معماری اس‌ای‌پی به عنوان نمونه‌ای در الکترونیک کامپیوتر دیجیتال برای ساخت و تجزیه و تحلیل سیستم‌های پیچیده منطقی با الکترونیک دیجیتال عمل می‌کند.

Digital Computer Electronics به‌طور متوالی سه نسخه از این کامپیوتر را با نام‌های SAP-1، SAP-2 و SAP-3 توسعه می‌دهد. هر یک از دو مورد آخر با افزودن قابلیت‌های محاسباتی، جریان کنترل و ورودی/خروجی، بر اساس نسخه قبلی بلافاصله ایجاد می‌شوند. SAP-2 و SAP-3 کاملاً تورینگ کامل هستند.

معماری مجموعه دستورالعمل (ISA) که نسخه نهایی کامپیوتر (SAP-3) برای پیاده‌سازی آن طراحی شده‌است، الگوبرداری شده و به سمت بالا با ISA خانواده ریزپردازنده‌های ۸۰۸۰/۸۰۸۵ اینتل سازگار است؛ بنابراین، دستورالعمل‌های پیاده‌سازی‌شده در سه نسخه رایانه SAP، در هر مورد، زیرمجموعه‌ای از دستورالعمل‌های ۸۰۸۰/۸۰۸۵ هستند.

گونه[ویرایش]

طرح بن ایتر (Ben Eater)[ویرایش]

یوتیوبر و کارمند سابق آکادمی خان، بن ایتر، آموزش ساخت یک کامپیوتر اس‌ای‌پی ۸ بیتی تورینگ کامل بر روی برد بورد از تراشه‌های منطقی (سری ۷۴۰۰) ایجاد کرد که قادر به اجرای برنامه‌های ساده مانند محاسبه دنباله فیبوناچی است.^[۱] طراحی ایتر از ماژول‌های زیر تشکیل شده‌است:

• یک ماژول ساعت با سرعت قابل تنظیم (محدودیت بالای چند صد هرتز) که می‌تواند در یک «حالت دستی» قرار گیرد تا چرخه‌های ساعت را طی کند.
• سه ماژول ثبت (Register A، Register B و Instruction Register) که «مقدار کمی از داده‌هایی را که سی‌پی‌یو در حال پردازش است ذخیره می‌کند.»
• یک واحد منطقی حسابی (ALU) که قادر به جمع و تفریق اعداد صحیح مکمل دو ۸ بیتی از ثبات‌های A و B است. این ماژول همچنین دارای یک ثبات نشان با دو نشان احتمالی (Z و C) است. Z مخفف «صفر» است و اگر خروجی ALU صفر باشد فعال می‌شود. C مخفف «حمل» است و در صورتی فعال می‌شود که ALU یک بیت انتقال تولید کند.
• یک ماژول رم با قابلیت ذخیره ۱۶ بایت. این بدان معناست که رم ۴ بیتی آدرس پذیر است. همان‌طور که وب سایت ایتر می‌گوید، «این تا حد زیادی بزرگترین محدودیت [رایانه] آن است».^[۲]
• یک شمارنده برنامه ۴ بیتی که دستورالعمل فعلی پردازنده را که مربوط به یک رم آدرس پذیر ۴ بیتی است، پیگیری می‌کند.
• یک ثبات خروجی که محتوای خود را بر روی چهار نمایشگر ۷ قسمتی نمایش می‌دهد که قادر به نمایش اعداد صحیح بدون علامت و مکمل ۲ است. خروجی‌های نمایشگر ۷ قسمتی توسط ئی‌ئیپ‌رام‌ها کنترل می‌شوند که با استفاده از ریزکنترل‌گر آردوینو برنامه‌ریزی می‌شوند.
• باس که این اجزا را به هم متصل می‌کند. اجزا با استفاده از بافرهای سه حالته به گذرگاه متصل می‌شوند.
• یک ماژول «منطق کنترل» که «اپکدهایی را که پردازنده تشخیص می‌دهد و زمانی که هر دستورالعمل را اجرا می‌کند اتفاق می‌افتد» را تعریف می‌کند،^[۳] و همچنین رایانه را قادر می‌سازد تا Turing-complete شود. میکروکدهای سی‌پی‌یو با استفاده از میکروکنترلر آردوینو در EEPROM برنامه‌ریزی می‌شوند.

طراحی بن ایتر الهام گرفته از چندین نوع دیگر و پیشرفت‌ها، در درجه اول در انجمن ردیت ایتر است. برخی از نمونه‌های بهبود عبارتند از:

• یک ماژول رم توسعه یافته که قادر به ذخیره ۲۵۶ بایت است و از کل فضای آدرس ۸ بیتی استفاده می‌کند. با کمک رحیسترهای قطعه‌بندی، ماژول رم را می‌توان به فضای آدرس ۱۶ بیتی گسترش داد که با استاندارد رایانه‌های ۸ بیتی مطابقت دارد.
• یک ثبات پشته که امکان افزایش و کاهش نشانگر پشته را فراهم می‌کند.

منابع[ویرایش]