В школе мне рассказывали про булеву алгебру и логические элементы. В универе - про языки программирования, ассемблер и то, из каких частей состоит процессор. И в магазине электроники я не растеряюсь: материнка, оперативка, видюшка - всё знаю, всё знакомо. Казалось бы, всё понятно с этими компьютерами, но… Но как же он всё-таки работает?
По правде сказать, этот вопрос меня и не волновал. Я знаю достаточно, и этого вполне хватает. Знаний о компонентах компьютера достаточно, чтобы его апгрейдить. Компетентности в языках программирования хватает, чтобы проходить собеседования на работу. А осведомлённость об ассемблере и логических элементах приятно чешет моё Чувство Собственного Величия. Но как-то раз я наткнулся на ютуб канал Бена Итера. Этот человек делает целый работающий 8-битный компьютер прямо из простейших логических элементов, попутно объясняя, как это работает и зачем. Получается у него очень хорошо и увлекательно, вот поэтому я и сам увлекся тоже.
Бен Итер в своих видео собирает улучшенную версию архитектуры SAP-1 (Simple-As-Possible) из книги Digital Computer Electronics за авторством Albert Paul Malvino. Возиться с макетной платой и настоящими элементами мне не хотелось, и поэтому я решил смоделировать это в Logisim. У этого подхода есть куча преимуществ: дешевле, быстрее, проще, наглядней (там рисуется прямо как напряжение по проводам бежит) и лучше масштабируется. В книге Digital Computer Electronics помимо микропроцессора SAP-1 описаны ещё SAP-2 и SAP-3, которые постепенно приближаются к архитектуре 8080. Так вот, если SAP-1 можно собрать на макетной плате, то последующие версии будет очень трудно собрать из рассыпухи. Поэтому Бен Итер очень мастерски собирает что-то среднее между SAP-1 и SAP-2, а затем берёт микропроцессор 6502 и продолжает объяснения уже на его базе. Я же попробую смоделировать все три архитектуры в Logisim’е.