An Educational Processor: A Design Approach
Date
2006
Authors
Luai Malhis
Raed Alqadi
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
In this paper, we present an educational processor developed at An-Najah National University. This processor has been designed to be a powerful supplement for computer architecture and organization courses offered at the university. The project is intended to develop an easily applicable methodology by which students get a valuable experience in designing and implementing complete processor with simple readily available off-the-shelf components. The proposed methodology is beneficial to computer engineering students enrolled at universities, especially in developing countries, where advanced laboratory equipment’s are rarely available. The design philosophy is to build a general-purpose processor using simple and wide spread integrated circuits. This methodology includes: defining an instruction set, datapath layout, ALU implementation, memory interface, controller design and implementation. For testing and evaluation purposes, a debugging tool is also built and implemented to serially connect the processor to a personal computer. In this paper, we present the methods and components used in the design and implementation phases and the tools developed to complete the design process. This methodology has shown that students enrolled in the computer architecture course get the full experience in processor design without the need for advanced laboratory equipment’s. The components used are cost efficient and methods proposed allow students to work at home, hence, this methodology has proven to be cost effective and yet very educational.
تحتوي هذه الورقة على طريقة لتصميم المعالجات لأغراض تعليمية، تعتمد على استخدام شرائح الكترونية متوفرة في الأسواق المحلية، ولا تحتاج إلى استخدام أجهزة متقدمة، غير متوفرة في البلدان النامية في معظم الأحيان. وقد طورت هذه الطريقة المقترحة، في جامعة النجاح الوطنية كوسيلة تعليمية إضافية لمساقات تصميم الحاسوب، وعمارة الحاسوب، إذ تتيح للطالب كسب المهارات الأساسية المتعلقة بتصميم المعالجات ابتداء من وضع مجموعة التعليمات، ثم تطوير وحدة الحساب والمنطق وتصميم وحدة التحكم بالمعالج. كما تم تطوير عدة برمجيات تساعد المصمم على تنفيذ المراحل المختلفة في التصميم وبنائها، ووضح البحث كيفية ربط المعالج بجهاز حاسوب شخصي لفحصه، وتحميل برامج لتنفيذها باستخدام المعالج، وتعتمد الطريقة المقترحة في الأساس على نوعية الشرائح، والمعدات المتوفرة بسعر زهيد وتقدم في الوقت نفسه وسيلة تعليمية قيمة تتيح لطلبة جامعات الدول النامية تصميم معالجات وفحصها دون الحاجة إلى توفير أجهزة متقدمة أو شرائح باهظة الثمن.
تحتوي هذه الورقة على طريقة لتصميم المعالجات لأغراض تعليمية، تعتمد على استخدام شرائح الكترونية متوفرة في الأسواق المحلية، ولا تحتاج إلى استخدام أجهزة متقدمة، غير متوفرة في البلدان النامية في معظم الأحيان. وقد طورت هذه الطريقة المقترحة، في جامعة النجاح الوطنية كوسيلة تعليمية إضافية لمساقات تصميم الحاسوب، وعمارة الحاسوب، إذ تتيح للطالب كسب المهارات الأساسية المتعلقة بتصميم المعالجات ابتداء من وضع مجموعة التعليمات، ثم تطوير وحدة الحساب والمنطق وتصميم وحدة التحكم بالمعالج. كما تم تطوير عدة برمجيات تساعد المصمم على تنفيذ المراحل المختلفة في التصميم وبنائها، ووضح البحث كيفية ربط المعالج بجهاز حاسوب شخصي لفحصه، وتحميل برامج لتنفيذها باستخدام المعالج، وتعتمد الطريقة المقترحة في الأساس على نوعية الشرائح، والمعدات المتوفرة بسعر زهيد وتقدم في الوقت نفسه وسيلة تعليمية قيمة تتيح لطلبة جامعات الدول النامية تصميم معالجات وفحصها دون الحاجة إلى توفير أجهزة متقدمة أو شرائح باهظة الثمن.